Performance analysis and comparison of gas liquefaction cycles
Gaz sıvılaştırma çevrimlerinin performans analizi ve karşılaştırılması
- Tez No: 520253
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KANOĞLU, PROF. DR. ALPER ŞEVKİ KONUKMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kriyojeni, gaz sıvılaştırma çevrimleri, termodinamik analiz, ekonomik analiz, Claude çevrimi, Linde-Hampson çevrimi, Cryogenics, gas liquefaction, thermodynamic analysis, economic analysis, Claude cycle, Linde-Hampson cycle
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Gaz sıvılaştırma çevrimleri kriyojeninin önemli uygulama alanlarından biridir ve sıvılaştırılmış gazlar birçok endüstride ve proseste yaygınca kullanılmaktadırlar. Gaz sıvılaştırma çevrimleri yoğun enerji tüketmektedirler. Enerji tüketimi ve maliyeti minimize etmek için bu sistemler termodinamik ve ekonomik olarak optimize edilmelidir. Bu tezde, yaygın olarak kullanılan basit Linde-Hampson, ön soğutmalı Linde-Hampson, Claude ve Kapitza gaz sıvılaştırma çevrimlerinin termodinamik ve ekonomik değerlendirilmesi yapılmıştır. Değerlendirilmeye alınan çevrimler bilgisayar ortamında yaygın olarak kullanılan gazlar olan hava, azot, oksijen, argon, florin ve metan için modellenmiştir. Sistemin sıvılaşan gaz oranı, sıvılaştırma işi, –performans katsayısı ve ikinci kanun verimliliği gibi termodinamik performans parametreleri ve spesifik ürün maliyeti ve spesifik enerji maliyeti gibi ekonomik parametreleri her bir çevrim ve gaz için hesaplanmıştır. Sıvılaşan gaz oranlarının basit Linde-Hampson, ön-soğutmalı Linde-Hampson, Claude ve Kapitza çevrimi için sırasıyla, 0.07-0.20, 0.13-0.33, 0.22-0.26 ve 0.09-0.1 olarak değiştiği gözlemlenmiştir. İkinci kanun verimliliklerinin ise basit Linde-Hampson, ön-soğutmalı Linde-Hampson, Claude ve Kapitza çevrimleri için, çalışan kriyojene bağlı olarak sırasıyla, 0.12-0.27, 0.22-0.45, 0.76-0.82 ve 0.43-0.46 aralıklarında değiştiği gözlemlenmiştir. Kompresör giriş sıcaklığı, kompresör çıkış basıncı, kompresör izotermal verimi, ısı değiştiricilerdeki minimum sıcaklık farkı, türbin izentropik verimi gibi parametreler ile sistemin termodinamik ve ekonomik performansını incelemek üzere parametrik çalışmalar yapılmıştır. Yapılan ekonomik karşılaştırmanın sonucunda, Kapitza çevriminin en fazla spesifik ürün maliyetine sahip olduğu ve onu sırasıyla basit Linde-Hampson, ön-soğutmalı Linde-Hampson ve Claude çevrimlerinin takip ettiği gözlemlenmiştir. Ayrıca büyük ölçekli sistemler için Claude ve ön-soğutmalı Linde-Hampson çevriminin termodinamik ve ekonomik açıdan en uygun çevrimler olduğu gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Gas liquefaction cycles are an important application of cryogenics and liquefied gases are used in variety of industries and processes. Gas liquefaction cycles are massive energy consumers. Therefore, their design and operation should be optimized thermodynamically and economically to minimize the energy consumption and cost. In this thesis, thermodynamic and economic assessment of commonly used gas liquefaction cycles including simple Linde-Hampson, precooled Linde-Hampson, Claude and Kapitza cycles were performed. The cycles were modeled in computer environment for various gases including air, nitrogen, oxygen, argon, fluorine, and methane. Thermodynamic performance parameters including liquid yield, liquefaction work, COP, and second law efficiency; and economic parameters including specific product cost and specific energy cost were calculated for all considered cycles and gases. The fraction of the gas that was liquefied (i.e., liquid yield) is determined to be in the range of 0.07 - 0.20, 0.13 - 0.33, 0.22 - 0.26, and 0.09 - 0.1 for simple Linde-Hampson, precooled Linde-Hampson, Claude and Kapitza cycles, respectively. The second law efficiencies are determined to be 0.12 - 0.27, 0.22 - 0.45, 0.76 - 0.82 and 0.43 - 0.46 for the same cycles, respectively. Parametric studies are carried out to investigate effects of compressor inlet temperature, compressor outlet pressure, compressor isothermal efficiency, minimum temperature difference in heat exchanger, and turbine isentropic efficiency on the thermodynamic and economic performance parameters. An economic comparison of the cycles indicates that Kapitza cycle has the highest specific product cost followed by simple Linde-Hampson cycle, precooled Linde-Hampson cycle, and Claude cycle. It also appears that for large scale applications, Claude and precooled Linde-Hampson cycles are most suitable options both thermodynamically and economically.
Benzer Tezler
- Dynamic response of partially saturated sands under foundations
Yapı temelleri altında kısmi doygun kumların dinamik davranışı
SEYED MOHSEN SEYEDI VIAND
Doktora
İngilizce
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA ECE BAYAT
- Fındık kabuklarının gazlaştırılması ile hidrojence zengin sentez gazı üretiminin ekserji analizi
Exergy analysis of hydrogen-rich syngas production from gasification of hazelnut shells
EMİRHAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR YAMAN
- TS ISO EN/IEC 17025:2007 standardına akredite emisyon ölçüm deney laboratuvarlarının yeterlilik/karşılaştırma testlerinin analizi ve saha çalışmalarının iş sağlığı ve güvenliği yönünden değerlendirilerek risk analizlerinin yapılması
TS EN ISO/IEC 17025:2007 standard accredited laboratories proficiency test measurement/test analysis and comparison of the occupational health and safety orientation course study of evaluation of the risk analysis be done
CÜNEYT ALKO
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiTrakya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KAMİL KAHVECİ
- Atmosferik depolama tanklarında güncel hasarlarla ampirik ve analitik kırılganlık analizi
Empirical and analytical fragility analysis with current damages in atmospheric storage tanks
FIRAT BEZİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ SARI
- Kronik obstrüktif akciğer hastalığında efor kapasitesinin belirlenmesinde bisiklet ergospirometrisiyle yapılan kardiyopulmoner egzersiz testinin altı dakika yürüme testiyle karşılaştırılması
Comparison of cardiopulmonary exercise testing by cycle ergometry and six minute walking test in determination of exercise capacity in chronic obstructive pulmonary disease
FATMA ÇİFTCİ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2008
Göğüs HastalıklarıAnkara ÜniversitesiGöğüs Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVGİ BARTU SARYAL