Geri Dön

Thermal design and optimization of shell and tube heat exchangers used in organic Rankine cycle

Organik Rankin çevrimlerinde kullanılan gövde boru tipi ısı değiştiricilerinin ısıl tasarımı ve optimizasyonu

  1. Tez No: 491178
  2. Yazar: ANIL ERDOĞAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 100

Özet

Bu tez çalışmasında parabolik oluklu güneş kolektörü ile jeotermal temelli organik Rankin çevriminde hibrit olarak yer alan gövde boru tipi ısı değiştiricisinin tasarım ve analizi sunulmuştur. Parabolik oluklu güneş kolektörü için termal model kullanılarak kolektör akışkanının ısı değiştiricisine giriş sıcaklığı farklı güneş radyasyonu şiddetleri altında bulunmuştur. Daha sonra gövde boru tipi ısı değiştiricisi için logaritmik ortalama sıcaklık farkı metodu kullanılarak detaylı bir ısıl model oluşturulmuştur. Buna ek olarak bahsedilen bu ısı değiştiricisi için COMSOL Multiphysics® programında sıcaklık ve hız dağılımları sayısal yöntemlerle bulunmuştur. Öte yandan jeotermal kaynak ile organik Rankin çevriminde hibrit olarak yer alan gövde boru tipi ısı değiştiricisi için de detaylı bir ısıl model oluşturulmuştur. Süper kritik ve kritik altı olmak üzere iki farklı çevrim konfigürasyonunda bu modelleme yapılmıştır. Bu amaçla, ısı değiştiricisi birden fazla bölgeye ayrılarak her bir bölge için çıkış şartları logaritmik ortalama sıcaklık farkı metoduyla bulunmuştur. Bu model de farklı Nusselt bağıntıları belli fazlar (tek faz, iki fazlı ve süper kritik) için kullanılmıştır. Parametrik çalışma yapılarak bazı önemli parametrelerin (boru çapı, boru uzunluğu, şaşırtma levhası mesafesi, çevrim akışkanı çeşidi, güneş radyasyonu şiddeti ve kaynak sıcaklığı) ısı değiştiricisi performansına etkisi değerlendirilmiştir. Bu performans parametreleri ısı transferi yüzey alanı, pompa gücü, toplam ısı geçiş katsayısı, toplam basınç düşümü şeklindedir. Bu parametrik çalışmalar sonucunda, ısı değiştiricisi için en iyi performansı veren tasarım, çalışma parametreleri ve çalışma sıvısı bulunur.

Özet (Çeviri)

In this thesis, the design and analysis of a shell and tube heat exchanger used to combine parabolic trough solar collectors and an organic Rankine cycle based geothermal power plant is presented. A thermal model for the parabolic trough solar collector was first used to find the temperature of the thermal oil entering the heat exchanger under different solar irradiation intensity. Then, a detailed thermal model for the shell and tube heat exchanger based on logarithmic mean temperature difference method was formed. In addition, for this heat exchanger, the temperature and velocity variations were examined in a solar - geothermal shell and tube heat exchanger in a COMSOL Multiphysics® environment. On the other hand, a detailed thermal model for a shell and tube heat exchanger used in an organic Rankine cycle was formed. Two different configurations of the cycle was considered, which are subcritical and supercritical organic Rankine cycles. For this purpose, the heat exchanger was divided into several zones and the outlet conditions of each zone were calculated applying logarithmic mean temperature difference method. Different Nusselt correlations according to the relevant phase (single, two-phase and supercritical) were also used in this model. A parametric study was conducted to assess the effect of some key design parameters (e.g. diameter of the tubes, tube length, baffle spacing, the type of working fluid, solar irradiation, and source temperature) on the performance of the heat exchanger. The performance parameters are taken as the heat transfer surface area, pumping power, overall heat transfer coefficient, and total pressure drop. As a result of these parametric studies, the design and operating parameters and the working fluid that give the best performance for the heat exchanger are found.

Benzer Tezler

  1. Gıda endüstrisinde kullanılan gövde boru tipi ısı değiştiricilerin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile tasarımı ve optimizasyonu

    Design and optimization of shell and tube heat exchangers used in food industry by using computational fluid dynamics method

    KÜBRA BULDUK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Gıda MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ÖZTÜRK

  2. Genetik algoritma ile gövde borulu ısı değiştiricisi optimal tasarımı

    Optimal design of shell and tube heat exchanger using genetic algorithm

    SERDAR ÇOLAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Makine Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ÜMİT KURŞUN

  3. Isı enerjisinin geri kazanılması

    Heat recovery

    İBRAHİM DAĞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. İ. CEM PARMAKSIZOĞLU

  4. Gövde borulu tip ısı değiştiricilerin optimizasyonu ve CFD analizi

    Shell and tube heat exchanger optimization and CFD analysis

    AHMET AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Makine MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TAHSİN ENGİN

  5. Gemilerde kullanılan ısı değiştiricilerin termal analizi ve optimizasyonu

    Thermal analysis and optimization of heat exchangers used at vessels

    İBRAHİM KAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiYıldız Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YASİN ÜST