Fabrika atık ısı destekli kombine bir çevrimin güç, ısıtma, soğutma ve hidrojen üretiminin termodinamik performans analizinin incelenmesi
Thermodynamic performance analysis of power, heating, cooling and hydrogen production in a factory waste heat-supported combined cycle
- Tez No: 960298
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATİH YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Atık ısı, Ekserji, Enerji, Waste heat, Exergy, Energy
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Artan nüfus ve gelişen teknoloji ile doğru orantılı olarak enerji arzı da artmaktadır. Enerji ihtiyacının karşılanabilmesi için fosil yakıt kullanımı ve bunun sonucunda sera gazı emisyonlarının artışına bağlı olarak küresel ısınma meydana gelmektedir. Uluslararası enerji ajansının verileri incelendiğinde Türkiye'nin sera gazı emisyonlarının büyük bir çoğunluğunun sanayi kaynaklı olduğu görülmektedir. Bu nedenle yüksek enerji tüketimi gerçekleştiren sanayi kuruluşlarının enerji ve ekserji verimliliklerinin değerlendirilmesinde, atmosfere bırakılan atık ısı kaynaklarının kullanımı önem kazanmıştır. Yürütülen bu tez çalışmasında, fabrika baca gazı atık ısısından faydalanılarak ısıtma, soğutma, güç ve hidrojen üretiminin gerçekleştirildiği bir multijenerasyon sisteminin tasarımı yapılmıştır. Sistem, organik Rankine çevrimi, absorpsiyonlu soğutma sistemi, fotovaltaik sistem ve proton değişim membran elektroliz ünitelerinden meydana gelmektedir. Sistemin enerji ve ekserji verimlilikleri hesaplanmış olup sistemi oluşturan her bir komponent için enerji, kütle denge denklemleri yazılmış ve ekserji yıkımları hesaplanmıştır. Ayrıca sistem üzerinde önemli değişimlere sebep olan baca atık ısı debisi, baca atık ısı sıcaklığı, ısı değiştiricisi temas noktası sıcaklığı, türbin izantropik verimi ve evaporatör sıcaklığı gibi parametreler incelenmiştir. Termodinamik analizler sonucunda, organik rankine çevriminin enerji verimliliği %9.33 ve ekserji verimliliği %29.77, absorpsiyonlu soğutma sisteminin enerjetik performans katsayısı 0.2785 ve ekserjetik performans katsayısı 0.13, sistemin enerji verimliliği %38.91 ve ekserji verimliliği %16.73 olarak hesaplanmıştır. Sistemden üretilen ısıtma yükü, soğutma yükü, net güç ve hidrojen üretimi sırasıyla 360.4 kW, 143.8 kW, 57.79 kW ve 0.00007348 kg/s olarak hesaplanmıştır. Sistemin sürdürülebilirlik katsayısı 1.29 olarak hesaplanmıştır. Sistem verileri incelendiğinde tasarlanan multijenerasyon sistemin avantaja sahip olduğu sonucuna varılabilir.
Özet (Çeviri)
As energy demand increases with population growth and technological advancement, fossil fuel consumption and greenhouse gas emissions rise, intensifying global warming. Improving energy efficiency and integrating renewable sources have become critical. According to IEA data, a significant portion of Turkey's emissions originates from the industrial sector, highlighting the importance of utilizing waste heat to enhance energy and exergy efficiency. This thesis presents a multigeneration energy system designed to utilize factory flue gas waste heat for power generation, heating, cooling, and hydrogen production. The system incorporates an Organic Rankine Cycle (ORC), an Absorption Cooling System (ACS), photovoltaic panels, and a Proton Exchange Membrane (PEM) electrolyzer. Thermodynamic analyses were conducted, including energy and exergy efficiency calculations, mass and energy balance equations for each component, and exergy destruction assessments. Key parameters such as waste heat flow rate and temperature, heat exchanger contact temperature, turbine isentropic efficiency, and evaporator temperature were investigated. Results showed ORC energy efficiencies of 38.91% and 9.33%, with exergy efficiencies of 16.73% and 29.77%. The ACS yielded energetic and exergetic performance coefficients of 0.2785 and 0.13, respectively. Heating and cooling loads, net power output, and hydrogen production were 360.4 kW, 143.8 kW, 57.79 kW, and 0.00007348 kg/s. The system's sustainability index was calculated as 1.29. These findings demonstrate that the proposed multigeneration system offers notable advantages in industrial energy recovery and efficiency.
Benzer Tezler
- Demir çelik sektörü ve demir çelik sektöründe sermaye maliyeti
Iron and steel sector and cost of capital in iron and steel sector
ALİ DİKMEN
- Çimento sektöründe WHR (atık ısı geri kazanım) uygulaması ile ekserji analizi ve örnek bir uygulama
Exergy analysis and a sample application with WHR (waste heat recovery) application in cement industry
MURAT YANGEÇ
- Bir tekstil fabrikasında ısı enerjisi dağılımının optimizasyonu
Başlık çevirisi yok
MAHMUT AYDIN MAYDAER
- Tekstil fabrikalarında ısı geri kazanımının ekonomik etüdü
Economical study on heat recovery in textile industry
MURAT SAVA
- Kojenerasyon sistemleri ve Topkapı Şişe San. A.Ş.'de elektrik üretilmesi
Cogeneration and production of electricity in Topkapi Glass Industry Inc. Company
BÜLENT GÜZEL
