Geri Dön

Experimental and theoretical investigation of renewable hydrogen production and blending into natural gas for applications

Yenilenebilir esaslı üretilen hidrojenin doğal gaz ile karıştırılıp kullanımının deneysel ve teorik araştırılması

  1. Tez No: 789542
  2. Yazar: MERVE ÖZTÜRK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM DİNCER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 153

Özet

Bu tezde, çeşitli enerji kaynaklarından hidrojen üretimi için altı farklı sistem tasarlanmış ve termodinamik olarak analiz edilmiştir. Üretilen hidrojenin evsel cihazlarda kullanılmak üzere doğal gaz ile karıştırılması amaçlanmıştır. Karışımın bu cihazlardaki yanma performansları ve yanma sonrası açığa çıkan emisyonları değerlendirilmektedir. Ayrıca, hidrojenin doğal gaz içerisine 0,1, 0,2 ve 0,3 gibi farklı hacimsel oranlarda karıştırılması ve evsel cihazlarda yakılması deneysel olarak incelenmektedir. Deneysel sonuçlar, karışımdaki hacimsel hidrojen oranının 0'dan 0,3'e artırıldığında yanma veriminin %39,32'den %44,4'e yükseldiğini göstermektedir. Bunun yanında, karbon monoksit emisyonları 148 mg/m3'ten 40 mg/m3'e düşmektedir. NOx emisyonları ise 101,7 mg/m3 ile 137,2 mg/m3 arasında dalgalanmaktadır. Öte yandan, karışımdaki 0,3 hacimsel hidrojen oranı, karbondioksit emisyonlarında %23,93 olarak ölçülen bir azalmayı beraberinde getirmektedir. Doğal gaz kullanıldığında, aynı miktarda suyu ısıtmak için gereken ısıtma süresi 632 saniye iken, hacimsel hidrojen oranı 0,3 olan karışım kullanıldığında ısıtma süresi 738 saniye olarak ölçülmüştür. Ancak karışımdaki 0,3 hacimsel hidrojen oranı, doğal gaz tüketiminde hacimsel olarak %13,5 oranında azalma sağlamaktadır. Termodinamik analiz sonuçlarına göre, ekserjetik yanma verimi hacimsel oranı 0,2 olan hidrojen ilavesiyle %19'dan %23'e, enerjetik yanma verimi ise %26'dan %31'e yükselmektedir. Maliyet analizine göre, karışımda 0,2 hacimsel hidrojen oranı mevcut olduğunda belirlenen bir topluluğun elektrik ve ısınma masrafları için net bugünkü değer 6,67 milyon $ olarak hesaplanırken, doğal gaz için bu değer 5,73 milyon $ olarak hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

In this thesis, six different systems for hydrogen production from various energy sources are designed and analyzed thermodynamically. The hydrogen produced is intended to be blended with natural gas for use in domestic appliances. Combustion performances of the blend in these devices and emissions after combustion are evaluated. In addition, the blending of hydrogen into natural gas at several volumetric ratios such as 0.1, 0.2, and 0.3, and its combustion in domestic appliances are experimentally investigated. Experimental results show that the combustion efficiency increased from 39.32% to 44.4% when the volumetric hydrogen ratio in the blend is increased from 0 to 0.3. In addition, carbon monoxide emissions decreased from 148 mg/m3 to 40 mg/m3. NOx emissions fluctuate between 101.7 mg/m3 and 137.2 mg/m3. On the other hand, a 0.3 volumetric hydrogen ratio in the blend brings about a 23.93% reduction in carbon dioxide emissions. When using natural gas, the heating time required to heat the same amount of water is 632 seconds, while using the blend which has a 0.3 volumetric hydrogen ratio, the heating time is 738 seconds. However, the 0.3 volumetric hydrogen ratio in the blend provides a 13.5% reduction in natural gas consumption by volume. According to the results of thermodynamic analysis, the exergetic combustion efficiency increases from 19% to 23% with the addition of hydrogen at a volumetric ratio of 0.2, and the energetic combustion efficiency increases from 26% to 31%. According to the cost analysis, when a 0.2 volumetric hydrogen ratio is appropriate in the blend, the net present cost for electricity and heating costs of a specified community is calculated as $6.67 million, while for natural gas this value is calculated as $5.73 million.

Benzer Tezler

  1. Doğrudan etanol yakıt pillerinde yakıt pili parametrelerinin performansa etkisinin sayısal olarak incelenmesi

    Numerical investigation of the effects of fuel cell parameters on the performance in direct ethanol fuel cells

    ETHEM SÖKMEZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Makine MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İMDAT TAYMAZ

  2. Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications

    Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma

    EDA YARSUR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ