Geri Dön

Thermodynamic modelling and experimental validation of a laboratory scale orc scroll expander

Laboratuar ölçekli orc scroll türbininin termodinamik modellenmesi ve deneysel doğrulanması

  1. Tez No: 597933
  2. Yazar: DORUK CAN OGAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN BEDİR, PROF. DR. GÜNAY ANLAŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 94

Özet

Bu tezde, scroll türbinin detaylı geometrik ve termodinamik modellemesi ve deneysel olarak doğrulanması sunulmuştur. Öncelikle, bir spiral yaydan faydalanarak, scroll türbin içindeki hareketli ve sabit scroll için tam kapsamlı bir matematik model geliştirilmiştir. Scroll türbin iç içe geçebilen ve böylelikle biri diğerinin içinde hareket edebilen iki adet spiral parçadan oluşur. Spiral şekiller matematiksel olarak tanımlandıktan sonra, hareketli ve sabit spirallerin arasında oluşan haznelerin hacimleri hesaplanır. Bununla birlikte, baştan sona bütün işlemlerde scroll spiral cidar kalınlığının sabit ve değişmediği varsayılmıştır. Ayrıca, termodinamiğin birinci yasası ve ideal gaz denklemleri kullanılarak haznelerin termodinamik modellemesi yapılmıştır. Kullanılan akışkanın ideal gaz olduğu varsayılmış ve bütün hazneler arası veya türbin ile dış ortam arası sızıntılar ve ısı geçişleri ihmal edilmiştir. Scroll türbinin çalışma işlemi doldurma, genişletme ve boşaltma olarak üç fazdan oluşur. Bunun sonucunda sıcaklık, basınç ve hacim değişim grafikleri verilmiştir. Ayrıca, hareketli scrollun hareket analizi yapılmış ve türbinin dönüş hızını belirleyen tork hesabı da verilmiştir. Matematiksel model ve simülasyon işlemi Matlab programında yürütülmüştür. Sonrasında, simüle edilmiş model, referans alından model ile karşılaştırılmış ve doğrulanmıştır. Deneysel bölümde ise, öncelike test düzeneği tanıtılır ve scroll türbin basınçlı hava ile çalıştırılmıştır. Test sonuçları iki farklı basınç değeri için gösterilmiş ve yine basınçlı hava ile oluşturulan simülasyon sonuçları ile karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Son olarak, scroll türbin HFC-134a soğutucu akışkan ile simülasyon çalışması yapılmış ve sonuçlar kısım 5'te sunulmuştur.

Özet (Çeviri)

The detailed geometrical and thermodynamic modelling and experimental validation of scroll expander is presented in this thesis. Firstly, a fully mathematical model is developed for moving and fixed scrolls inside the scroll expander, benefiting from an arc of spiral shape. Scroll expander contains two scroll structures which are interlaced so that one of the scrolls can move within the boundary of the other scroll. Once the scroll spirals are defined mathematically, the chamber volumes between moving and fixed scrolls are calculated. However, the scroll wall thickness is assumed to be constant throughout the study. Besides, a thermodynamic modelling is conducted in the chambers by means of first law of thermodynamic and ideal gas equations. The working fluid is assumed to be an ideal gas and all of the leakages and heat transfer between chambers or between scroll expander and outside are neglected. The dynamic process of scroll expander comprises of three phases which are charging, expansion and exhaust. Thus, temperature, pressure and volume variation charts for every chamber are given. Also, the motion analysis of moving scroll is covered and torque calculation which results in the rotation speed of scroll expander is given. The mathematical model and simulation process are implemented in Matlab. Then, the simulated model is compared and validated by a reference model. In the experiment chapter, the test rig is introduced in detail at first and the scroll expander is run with compressed air. Test results are presented with two different supply pressure values and also validated by the simulation results with compressed air. Finally, a simulation study of scroll expander running with HFC-134a is also performed and the results are presented in chapter 5.

Benzer Tezler

  1. Bıyokütle-kömür karısımlarının yanmasının incelenmesi

    Investigation of co-firing coal and biomass blends

    CANSU DENİZ CANAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE

    PROF. DR. ALİ CEMAL BENİM

  2. Fischer-tropsch ile hafif olefin üretimi prosesi için kinetik modelleme ve optimizasyon çalışması

    Kinetic modeling and optimization study for light olefin production process with fischer-tropsch

    SELİN ERTUNAN GÜMÜŞBOĞA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR

  3. Tek silindirli bir dizel motorun tork oluşum modeli ve kontrolü

    A model of torque generation process and control of single cylinder diesel engi̇ne

    SEMİH ARAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ

  4. Benzin motorunda çevrim atlatma metodunun teorik incelemesi

    Theoretical analysis of skip-cycle method in gasoline engine

    EMRAH ÖZGÜMÜŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. METİN ERGENEMAN

  5. Ev tipi bir buzdolabının dinamik çevrim davranışının modellenmesi ve farklı parametrelerin sistem üzerindeki etkilerinin deneysel validasyonu

    Modeling the dynamic cycle behavior of a domestic refrigerator and experimental validation of the effects of different parameters on the system

    AKIN ÇAĞLAYAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI