Design of a software for the construction of heatdistribution networks with concentrated solar thermalintegration based on Pinch and Exergy Analyses
Işıl güneş enerjisi entegrasyonlu ısı dağıtım hatlarınınEkzerji-Pinch Analaz˙ine dayanan yazılımının tasarımı
- Tez No: 594763
- Danışmanlar: PROF. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT, PROF. DR. DEREK KEITH BAKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Chemical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Endüstri için sürdürülebilir çözümler bulmak adına en popüler stratejilerden biri ısı dağıtım hatlarının kullanılmasıdır. Pinch analizi bir ısı dağıtım hattı için pinch noktasını, minimum sıcak ve soğuk harici kaynak gereksinimini hesaplamakta kullanılan, bir yöntemdir. Bu hesaplamalar ısı dağıtım hattının tasarımı gerekli girdilerdir. Olası termodinamik iyileştirmelerin belirlenmesi adına pinch analizi ve dizaynı, ekserji ile birlikte kullanılabilmektedir. Ayrıca odaklanmış güneş enerjisi, ısı dağıtım hattı için sürdürülebilir sıcak harici kaynak olarak kullanılabilmektedir. Pinch analizi ve dizaynı için yazılımlar bulunmaktadır. Fakat bu yazılımlar geliştirmeye kapalı olup ekserji analizi veya odaklanmış günej enerjisi entegrasyonuna izin vermemektedir. Bu tezde yeni abir açık kaynak yazılımı olan Pinch Concentrated Solar Thermal Exergy Tool (PCSTET) sunulmuştur. Program pinch analizi, ısı dağıtım hattının oluşturulması, akış ayrılması ve bölünmesi, optimizasyon ve ağ gösterimi çizimi isimli alt fonksiyonlar kullanmaktadır. Program tasarımı tamamlanırken literatürden bulunan örnekler ile yapılan doğrulamalar uyumlu sonuçlar göstremiştir. Ek olarak literatürden bulunan bir vaka çalışması PCSTET ile incelenmiştir. Optimizasyon ekjerji yıkımını 47.7\% azalmış, harici soğutma ihtiyacını 87.7\% azaltırken harici ısıtma ihtiyacını 38.2\% arttırmıştır. Ayrıca ekserji yıkımı ve ısı değiştiricisi sayısı arasındaki ilişki kontrol edilmiştir. Sonuçlar ısı değiştiricisi sayısı ve ekserji yıkım miktarı arasında bir bağlantı olmadığını göstermiştir. PCSTET aracılığı ile bulunan sonuçların, uzman bir ısı dağıtım hattı tasarımcısı tarafından, yüksek performanslı bir ısı dağıtım hattı tasarımı için başka girdiler ile sentezlenmesi beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Searching for a sustainable solution for industry, one of the common strategies is using a Heat Distribution Network (HDN). Pinch Analysis is a common methodology to calculate the pinch point and minimum hot and cold external utilities for a HDN, which then serve as inputs to Pinch Design to build a robust HDN. Pinch Analysis and Design can be supplemented with exergy analysis to identify locations in a HDN with the largest potentials to improve thermodynamic performance. Additionally, Concentrating Solar Thermal (CST) can be used as a sustainable hot utility for a HDN. While automated Pinch Analysis and Design tools exist, they are closed and do not include or allow for exergy analysis or CST integration. In this thesis a new open-source tool called Pinch Concentrated Solar Thermal Exergy Tool (PCSTET) is presented. The tool uses subfunctions for pinch analysis, creation of the HDN including automatic splitting and division of streams, optimization, and plots of HDN diagrams. PCSTET is benchmarked using common examples from the literature and good agreement is found. Additionally, a case study from the literature is analyzed with PCSTET. The optimization results in a 47.7\% decrease in exergy destruction as well as 87.7\% reduction in cold utility and 38.2\% increase in hot utility requirements. The dependency of exergy destruction reduction and the number of heat exchangers (HEX) is also investigated. Results show that there is no association between the number of HEXs and the amount of exergy destruction. The outputs of PCSTET are intended to be synthesized with other inputs by an expert HDN designer to yield high-performing HDNs.
Benzer Tezler
- Spacecraft thermal modelling and analysis using the thermal network model
Isıl ağ modeli kullanılarak uzay aracının ısıl tasarımı ve analizi
BUĞSE BERİL ARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- Design, analysis, simulation and optimization of a MEMS Lorentz force magnetic field sensor for biosensing of biowarfare agents
Biyolojik savaş ajanlarının tespit uygulamaları için Lorentz kuvveti temelli manyetik alan sensörünün tasarımı, analizi, simülasyon ve optimizasyonu
EMİNE RUMEYSA YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Analysis and design of a tall building with aluminum cladding
Alüminyum giydirme cepheli bir yapının analizi ve dizaynı
SEDAT TOKATÇI
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLAY ALTAY
- Bina temeli altı toprak ısı değiştiricisindeki ısı transferinin incelenmesi
The investigation of heat transfer in ground heat exchangers under building foundation
NURULLAH KAYACI
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN DEMİR
PROF. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ
- Sıcak nemli iklim bölgelerinde hacim ölçeğinde doğal havalandırma etkinliğinin değerlendirilmesi
An evaluation of natural ventilation effectiveness at the space scale in hot humid climate regions
HANDE ACARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU