Dynamic modeling of an organic rankine cycle
Organik rankine çevriminin dinamik modellenmesi
- Tez No: 503306
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ LUŞ, DOÇ. DR. HASAN BEDİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, İnşaat Mühendisliği, Energy, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Bu çalışmada, Organik Rankine Çevrimi'nin (ORC) MATLAB üzerinde sayısal bir modeli oluşturulmuştur. ORC'nin ana bileşenleri pompa, evaporatör, türbin ve kondenserdir. Çevrim içerisinde düşük kaynama noktasına sahip organik akışkan kullanılır. Düşük kaynama noktası, organik akışkanın düşük ısı girişi ile buharlaşmasını sağlar, böylece sistem aşırı ısı kaynağına ihtiyaç duymadan entalpi kazanır. Atık ısı ve güneş kolektörleri, ORC'ler için kullanılan ısı kaynaklarıdır. Enerji sistemleri durağan durumda çalışmak için tasarlanırlar. Sistem tasarımı ve bileşen seçimleri, bu durağan durum çalışma koşullarına göre yapılır. Eğer durağan durumdan çıkılırsa, durağan durum modeline dayalı olarak oluşturulan model, sistemin geçişken verilerini hesaplayamaz. Dolayısıyla bir enerji sisteminin dinamik bir modelinin oluşturulması önemlidir. Özellikle sistemin başlangıç ve kapanış zamanlarında ortaya çıkan geçişken sonuçların gözlenmesi, istenilen durağan duruma ulaşılmasını ve sistemin optimum kullanımını sağlar. Termodinamik bir çevrimde bu sonuçların numerik bir model üzerinden gözlemlenmesi henüz gelişmekte olan bir konudur. Oluşturulan modelde, eşanjörler, tepki sürelerinin pompa ve türbine kıyasla uzun olduğu için dinamik olarak modellenmiştir. Bu modelde değişen sistem basıncının akışkan yoğunluğuna olan etkisi anlık olarak kabul edilmiştir. Nümerik model, sonlu hacimler yaklaşımına göre oluşturulmuştur. Zaman adımları arasında, organik akışkanın debisinin uzaysal dağılımını hesaplamak için yinelemeli çözüm yöntemi geliştirilmiştir. Plakalı ısı eşanjöründeki ısı transferini hesaplamak için literatürden çeşitli korelasyonlar sunulmuştur. Dinamik modelin analizi, Boğaziçi Üniversitesi BURET Laboratuvarı'nda yapılan deneyden elde edilen verilerle yapılmıştır. Oluşturulan sayısal durağan durum modeli ile de dinamik modelin hesaplanan çalışma koşullarına yaklaştığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
A numerical model of an ORC (Organic Rankine Cycle) based on MATLAB environment is constructed in this study. The main components of the ORC are pump, evaporator, turbine and condenser. The organic working fluid (r134a) with low saturation temperature is employed. The low saturation temperature enables organic fluid to change it's phase with low heat input, thus system gains high amount of enthalpy without having excessive heat source. Waste heat and solar collectors are some popular heat sources for ORC's. System design and component selections are made according to steady state operating condition. However, when a disturbance appears, one can not calculate the response of the system based on the steady state model. Hence, it is important to utilize a dynamic model of the energy system. Apart from disturbances, start-up and shut-down phases of the system have also transient outcomes. To define those transients in a thermodynamic cycle is a developing topic. The transient model is employed for the heat exchangers of the system. The turbine and the pump are modeled in the steady state. The effect of variable pressure on the fluid density is considered as instantly. Discretization of the heat exchangers is carried out according to the backward Euler formulation, and implicit scheme of time integration is employed in the model. Between time steps, an iterative solution method is introduced for guessing the spatial distribution of the mass flow rate. Different correlations are presented for the heat transfer in a plate heat exchanger. The examination of the dynamic model is made with constructed steady state heat exchanger model and with the data acquired from the experiment, which is conducted in BURET Laboratory at the Bogazici University Kilyos Campus. The dynamic model can be considered as a reliable predictor of outcomes, when system has disturbances or when system is in a transition.
Benzer Tezler
- Dynamic modeling of organic rankine cycle and its experimental verification
Organik rankine çevriminin dinamik modellemesi ve modelin deneysel verilerle doğrulanması
ERTUĞRUL ALTUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN BEDİR
PROF. DR. GÜNAY ANLAŞ
- Bir yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santrali için organik rankıne çevrimi dizaynı ve modellemesi
Design and modeling of organic rankine cycle for a concentrated solar thermal power plant
ERDEM ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Gemiler için kinematik bir stirling motorunun hareket mekanizmalarının incelenmesi
An investigation on driving mechanisms of the kinematic stirling engine for ships
SERDAR METE
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Modeling and performance evaluation of an organic rankine cycle (orc) with r245fa as working fluid
Akışkan olarak R245fa kullanan organik Rankin çevriminin (ORC) modellenmesi ve performans değerlendirilmesi
MUSBAUDEEN BAMGBOPA
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEnerji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERAY UZGÖREN
- Experimental investigation and mathematical modelling of dynamic equilibrium of novel thermo-fluids for renewable technology applications
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN UTKU HELVACI