Exhaust thermal energy recuperation in small gas turbine and turbojet engines
Küçük gaz türbini ve arında egzoz termal enerji geri kazanımı
- Tez No: 707043
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SERCAN ACARER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Her geçen gün artan hava kirliliği ile önem kazanan karbondioksit emisyonunun azaltılmasına yönelik çalışmalar her alanda devam etmektedir. Elektrik üretimi, taşımacılık gibi hava kirliliğinin büyük kısmını oluşturan alanlarda gaz türbini kullanımı yaygındır. Gelişime açık bu motorlar ile verimi arttırmak ve yakıt tasarrufu sağlamak amacıyla çalışılan yöntemlerden biri olan reküperatör tasarımı bu tezin konusudur. Yer ve hava olmak üzere iki farklı mikro gas türbin motoru için borulu ısı değiştirici basınç kaybı ve sıcaklık artışı dikkate alınarak modellenmiştir. Hava tipi motorlarda alan kısıdı olmasından dolayı, yer tipi motor için daha karmaşık bir tasarım ele alınmıştır. Yaprak ve dağıtım boruları olmak üzere iki ana bölüme sahip olan reküperatörün 2B ve 3B HAD analizleri yapılmış. Tasarım ANSYS DOE programı kullanılarak optimize edilerek, yer ve hava tipi mikro türbinler için en verimli model elde etmek amaçlanmıştır. Bunlara ek olarak, HAD analiz sonuçlarına göre bileşen performans haritalarından faydalanarak termodinamik çevrim analizi yapılmıştır. Eşleşme yöntemi kullanılan bu çalışmaların sonucunda motor için sıfır fayda sağlayacak eşik etkinlik değeri hesaplanmıştır. Böylece ısı değiştiricinin sahip olduğu etkinliğin eşik değerine oranı ayırt edici bir parametre olmuştur. Sonuç olarak yapılan analizler karşılaştırılmış, en verimli modellerin yakıt kütlesel debileri ile itki kuvvetleri reküperatörsüz motorla kıyaslandığında yer ve hava tipi motorların özgül yakıt tüketiminde %2.54 ve %4.82 oranında iyileşmeler gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Efforts to reduce carbon dioxide emissions, which come into prominence with the increasing air pollution day by day, continue in every field. In areas such as electricity generation and transportation, which constitute the majority of air pollution, the use of gas turbines is common. The subject of this thesis, recuperator design is one of the methods studied to increase efficiency and save fuel with these engines that are open to improvement. The shell and tube heat exchanger for two different micro gas turbine engines, land and aero, has been modeled by considering pressure loss and temperature rise. Due to area limitations in aero engines, a more complex design has been considered for the land engine. The recuperator with two main sections leaf and manifold analyzed in 2D and 3D. By optimizing the design using the ANSYS DOE program, it is aimed to obtain the most efficient model for land and aero type microturbines. In addition to these, thermodynamic cycle analysis has been performed by using component performance maps according to CFD analysis. As a result of these studies using the matching method, the threshold effectiveness that will provide zero benefits for the engine has been calculated. Thus, the ratio of the efficiency of the heat exchanger to the threshold value became a distinctive parameter. To sum up, improvements have been observed as 2.54% and 4.82% less TSFC of land and aero engines when the fuel mass flow rates and thrust forces of the most efficient models have been compared with the engine without a recuperator.
Benzer Tezler
- Hava şartlandırma sistemlerinde kullanılan rotatif bir rejeneratörün modellenmesi ve simülasyonu
Başlık çevirisi yok
EMRE ÖZMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ÖZSOY
- Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile reküperatör tasarımı ve ısıl analizi
Designing recuperator and its thermal analysis with the method of computational fluid dynamics
ONUR ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Orta kapasiteli dizel motorlarında atık ısıdan rankine çevrimi ile enerji geri kazanımı
Energy recovery from waste heat of medium duty diesel engine with organic rankine cycle
AHMET SİNAN KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
- Adıyaman iklim şartlarında havalı güneş kollektörleri ile mahal ısıtılmasının araştırılması
Investigation of space heating with solar air collectors in Adiyaman climatic conditions
İBRAHİM SANCAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
EnerjiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSAMETTİN BULUT