Mikro organik rankine çevriminde kullanılan radyal türbinin modellenmesi, nümerik ve termodinamik analizi
Modelling, numerical and thermodynamic analysis of radial turbine used in micro organic rankine cycle
- Tez No: 825146
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KABUL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Bu tez çalışmasında, yerinde enerji üretiminde kullanılan organik Rankine çevrimi (ORC) sistemleri incelenmiştir. Çalışmada, ORC türbinlerinde kullanılan radyal türbin tasarımı ve analizi yapılmıştır. Türbin tasarımında rotor giriş açısı, devir sayısı, akışkan ve giriş sıcaklığı gibi faktörlerin türbin verimini etkisi araştırılmıştır. Rotor giriş açısının artmasıyla rotor giriş hızları arttığı ancak açı yaklaşık 78 dereceyi aştıktan sonra türbin giriş hızlarında düşüş olduğu belirlemiştir. Bununla birlikte türbin devir sayısının yaklaşık 3 katına çıkarılmasında rotor giriş açısı sadece %3 değişirken, türbin veriminin %12 kadar arttığı hesaplamıştır. Ayrıca düşük devirlerde büyük rotor giriş ve çıkış yarıçapları kullanılması gerektiği, türbin devir sayısı arttıkça rotor boyutlarının küçüldüğü belirlenmiştir. Devir sayısının 40 000'den 120 000'e çıkarılmasıyla rotor yarıçapları ortalama %66.7 azaldığı tespit edilmiştir. Türbin giriş sıcaklığının 90 ℃'den 180 ℃'ye çıkartılmasıyla türbin giriş yarı çapının yaklaşık %18.1 arttığı ortaya koyulmuştur. Ayrıca türbin devir sayısının artışı türbin güç üretimine etkisi, genişleme oranının değişimine kıyasla daha az olduğu tespit edilmiştir. Genişleme oranı 8 iken devir sayısının 40 000'den 120 000'e çıkarılmasıyla ısıl verimin yaklaşık %2, devir sayısı 80 000 rpm'de iken genişleme oranının, 2'den 11'e yükseltilmesiyle ısıl verimin yaklaşık %141 arttığı hesaplanmıştır. ORC'de kullanılan farklı akışkanlar (R245fa, R123, R365mfc, R1234yf, R1233zd (E) ve R1234ze (E)) için yapılan parametrik çalışmalar, sistem performansının akışkan türüne göre değiştiğini ortaya koymuştur. En yüksek güç üretimi R1233zd(E) akışkanıyla, en düşük güç üretimi ise R123 akışkanıyla elde edilmiştir. Yapılan üç boyutlu nümerik analizler ile tasarlanan türbinin akış hızı, basınç değişimi ve oluşan türbülanslar üzerine incelemeler gerçekleştirilmiştir. Türbülanslar ve basınç değişimleri türbin verimini etkileyen faktörler olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigated Organic Rankine Cycle (ORC) systems used for on-site power generation. The study focused on the design and analysis of radyal turbines used in ORC systems. Factors such as rotor inlet angle, rotational speed, working fluid and inlet temperature were investigated to understand their effects on turbine efficiency. It was found that increasing the rotor inlet angle resulted in an increase in rotor inlet speeds. However, beyond an angle of approximately 78 degrees, a decrease in turbine inlet velocities was observed. Furthermore, while increasing the turbine speed almost tripled the speed, the rotor inlet angle changed by only 3%. Surprisingly, this change in speed resulted in a significant 12% increase in turbine efficiency. It was also found that at low speeds larger rotor inlet and outlet radii were required, while increasing speed resulted in a reduction in rotor dimensions. Increasing the speed from 40 000 to 120 000 rpm resulted in an average reduction in rotor radii of approximately 66.7%. In addition, increasing the turbine inlet temperature from 90 °C to 180 °C resulted in an approximate 18.1% increase in the turbine inlet radius. The effect of turbine speed on power generation was found to be less significant compared to changes in expansion ratio. For example, increasing the speed from 40 000 to 120 000 rpm at an expansion ratio of 8 resulted in an approximate 2% increase in thermal efficiency. However, at 80 000 rpm, increasing the expansion ratio from 2 to 11 resulted in a remarkable 141% increase in thermal efficiency. In the ORC system, the performance varied depending on the working fluid used (R245fa, R123, R365mfc, R1234yf, R1233zd(E) and R1234ze(E)). The highest power output was obtained with R1233zd(E), while the lowest power output was obtained with R123. Three-dimensional numerical analyses were performed to investigate the turbine flow velocity, pressure changes and turbulence. Turbulence and pressure changes were identified as significant factors affecting turbine efficiency.
Benzer Tezler
- Design, production and testing of a micro scale ORC
Mikro skala organik rankine çevrimi sistemi tasarımı, üretimi ve testi
BERKHAN BAYRAKTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
EnerjiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. HASAN BEDİR
PROF. GÜNAY ANLAŞ
- Computational investigations of metal organic frameworks and covalent organic frameworks for gas storage and gas separation applications
Başlık çevirisi yok
EZGİ GÜLÇAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
KimyaÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKNUR ERUÇAR FINDIKÇI
- Atatürk Üniversitesi yeşil sertifikasyon kapsamında çevresel sürdürülebilirlik uygulamaları ve organik-biyobozunur atıkların sürdürülebilir yönetimi (kompostlama)
Environmental sustainability practices under the green certification of Atatürk University and sustainable management of organic-biodegradable waste (composting)
ELİF TUNA PULAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP CEYLAN
- Mikro-enkapsüle organik asit-esansiyel yağ kombinasyonu ve bacillus subtilis'in broyler performansı üzerine etkisi
The effect of micro-encapsulated organic acid-essential oil combination and bacillus subtilis on broiler performance
İSMAİL GÖÇMEN
Doktora
Türkçe
2023
Veteriner Hekimliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaHayvan Besleme ve Beslenme Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANAY BİLAL
- Photooxidation of neonicotinoids (imidacloprid) in aqueous solution by vacuum UV induced advanced oxidation process
Su ortamında bulunan neonikotinoidlerin (imidakloprid) vakum UV ışık ile tetiklenen ileri oksidasyon prosesleri ile giderimi
HALİL DERİN
Doktora
İngilizce
2021
Çevre MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİM LATİF SANİN