Solar hybridization paths for cement production processes
Çimento üretim süreçleri için solar hibridizasyon yollari
- Tez No: 810342
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TARI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çimento endüstrisi küresel karbon dioksit salınımlarında ciddi bir yer tutarak küresel ısınma ve iklim değişikliğine sebep olmaktadır. Bu salınımların önemli bir kısmı kalsiner ve dönel fırında yüksek sıcaklıkta gerçekleşen kalsinasyon ve sinterleme süreçlerinin ısıl ihtiyaçları için fosil yakıtların yakılmasından kaynaklanmaktadır. Bu çalışmada çimento endüstrisinde odaklanmış güneş enerjisi kullanımı için olası yollar olarak (i) dönel fırında ve kalsinerde kullanılan yanma havasının odaklanmış güneş enerjisi toplayıcıları aracılığı ile ısıtılması ve, (ii) döner fırına girecek malzemelerin doğrudan odaklanmış güneş enerjisi altında kalsinasyonunun sağlanması belirlenmiştir. MATLAB kullanılarak çimento üretim tesisinin blok modeli oluşturulmuş, model çıktıları üretimde olan bir tesisin verileriyle karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Tesis modelini desteklemek amacıyla donel fırının bir boyutlu modeli bölge metodu ve etkileşimli ortamda Monte-Carlo ışın takibi yaklaşımları kullanılarak kodlanmıştır. Bu model kullanılarak dönel fırının içi ve dışındaki sıcaklık profilleri ile birimin yakıt tüketimi hesaplanmış, dış yüzeyine yansıtıcı kaplama uygulanmasının gerçekleştirilebilirliği ve yakıt tüketimini düşürmedeki etkinliği tespit edilmiştir. Buna ek olarak, döner oyuntu almaç tipi güneş kalsinerinden gerçekleşen taşınımsal ısı kayıplarına rüzgar hızı ve dönme süratinin etkisini incelelemek üzere büyük girdap simulasyonları (LES) yapılmıştır. Sonrasında olası güneş enerjisi kullanımı yollarının etkileri tesis modeli üzerinden değerlendirilmiştir. Bu yolların ayna alanı ve yakıt tüketimini optimize edecek şekilde harmanlanması için yenilikçi bir yöntem geliştirilmiştir. Son olarak dünya üzerindeki değişik noktalardaki yıllık güneş kaynaklarına göre önerilen yöntemlerin uygulanmasının küresel karbon dioksit salınımlarını önemli ölçüde düşürebileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
The cement industry generates a significant portion of global CO2 emissions leading to global warming and climate change. A substantial portion of these emissions is due to the burning of fossil fuels to drive high-temperature calcination and sintering processes. In this work, the following possible solarization paths utilizing concentrating solar collectors were identified: (i) preheating the combustion air supplied to the rotary kiln and the calciner, and (ii) directly preheating the raw material mixture in a solar pre-calciner before feeding the mixture into the rotary kiln. A block-interaction model of a cement plant has been developed in MATLAB and verified by comparing the results with the energy audit from an existing cement plant. To compliment the plant model, a 1D model of the rotary kiln using the zone method and Monte-Carlo Ray Tracing in participating medium was coded. This model is used to calculate temperature profiles inside and outside the rotary kiln, predict the fuel consumption of the unit, and assess the effectiveness and realizability of applying a reflective coating on the kiln as a fuel-saving measure. In addition to that, the effects of wind velocity and rotation speed on convective heat losses from the rotating cavity type solar pre-calciner are assesed using the LES approach. Then, the plant model is used to assess the effects of possible solar hybridization paths and other energy-saving approaches. Afterwards, a novel optimization strategy to effectively utilize the heliostat field and the proposed hybridization paths in order to reduce the fuel consumption is developed. Finally, it is shown that significant global carbon dioxide emission savings can be achieved by considering the year-round solar resources in different locations around the world for implementing the proposed strategies.
Benzer Tezler
- Pasif güneş enerjisi sistemi ile bina ısıtılmasının ekonomik analizi
Başlık çevirisi yok
AHMET AKDENİZ
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
Doktora
Türkçe
1987
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜLTEKİN
- Tekstil işletmelerinin çevre kirlenmelerine etkileri
Başlık çevirisi yok
REMZİ GEMCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET TASMACI
- Güneş enerjisi ile çalışan R21-DMF li soğurmalı soğutma çevrimin analizi ve bazı tersinmezliklerin çevrimin performansı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Analysis of R21-DMF solar powered absorpption refrigeration system and effect of someirreversbilities on the Performance of the cycle
SEYİT ARİF TÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN ATAER