Thermodynamic modelling and experimental validation of a laboratory scale orc scroll expander
Laboratuar ölçekli orc scroll türbininin termodinamik modellenmesi ve deneysel doğrulanması
- Tez No: 597933
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN BEDİR, PROF. DR. GÜNAY ANLAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- Bıyokütle-kömür karısımlarının yanmasının incelenmesi
Investigation of co-firing coal and biomass blends
CANSU DENİZ CANAL
Doktora
Türkçe
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
PROF. DR. ALİ CEMAL BENİM
- 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
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR
- 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
2014
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Benzin motorunda çevrim atlatma metodunun teorik incelemesi
Theoretical analysis of skip-cycle method in gasoline engine
EMRAH ÖZGÜMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. METİN ERGENEMAN
- 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
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI