Bir duyulur ısı depolama sisteminin enerji ve ekserji bazlı analizleri ve değerlendirmeleri
Energy and exergy-based analyses and assessments of a sensible heat storage system
- Tez No: 972529
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN GÜNERHAN, PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, bir dolgulu yatak termal depolama (PTES) sistemi, detaylı olarak ele alınarak, literatürdeki mevcut sistemler incelenmiş ve çalışma akışkanlarının performans üzerine etkileri incelenmiştir. Bu kapsamda termal enerji depolama kapasitesi, ısı transfer mekanizmaları, basınç düşümleri gibi önemli parametrelerin mevcut sistem üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Tezin ana amacı, tek flaşlı jeotermal çevrim (TFJ) entegreli organik Rankine çevrimi (ORC) tabanlı özgün bir sistem tasarlamaktır. Ele alınan sistemin enerji ve ekserji analizi gerçekleştirilmiş; ardından sürdürülebilirlik analizleri de uygulanmıştır. Performans analizi hesaplarında MATLAB, termofiziksel özelliklerin hesaplanmasında ise COOLPROP kütüphanesinden yararlanılmıştır. Sistem entegrasyonu açısından değerlendirildiğinde, literatürde yer alan diğer jeotermal sistemlerden farklı olarak, TFJ ile entegre edilmiş bir ORC sistemi bulunmamaktadır. Çevrim akışkanı olarak yaygın şekilde kullanılan R245fa'ya ek olarak, düşük küresel ısınma potansiyeli (GWP) olan çevre dostu yeni nesil akışkanlar olan R1233zd(E), R1234ze(Z), R1234ze(E) ve ısı pompası sistemi (HPS)'nde aracı akışkan olarak kullanılan R1234yf, termodinamik performans açısından potansiyel kullanım seçenekleri olarak değerlendirilmiştir. Tüm entegre sistem kapsamında yapılan analizler değerlendirildiğinde, HPS haricindeki tüm sistemin enerji verimi % 24,26 ve ekserji verimi % 65 olarak hesaplanmıştır. Literatürdeki benzer çalışmalara kıyasla % 40 oranında artış sağladığı belirlenmiştir. HPS dahil edilen sistemde dolgulu yatak depolama ekserji veriminde % 44,11 oranında kayda değer bir artış sağlamıştır. Sürdürülebilirlik analizine göre, jeotermal pompa için 19,95, jeotermal seperatör için 16,07 ve ORC pompası için 12,54 olarak yüksek sürdürülebilirlik verimlilik faktörü (SEFk) değerleri elde edilmiştir. Bu, söz konusu bileşenlerin ekserji verimliliği açısından sürdürülebilirliğe önemli katkı sağladığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a packed bed thermal energy storage (PTES) system was comprehensively examined while existing systems in the literature were reviewed and the effects of working fluids on the system performance were investigated. In this context, the influence of key parameters, such as thermal energy storage capacity, heat transfer mechanisms, and pressure drops, on the current system was evaluated. The main objective of the thesis is to design a novel system based on an organic Rankine cycle (ORC) integrated with a single-flash geothermal (TFJ) cycle. Energy and exergy analyses of the proposed system were performed, followed by sustainability assessments. MATLAB was utilized for performance analysis, and the COOLPROP library was employed to determine thermophysical properties. In terms of a system integration, unlike other geothermal systems reported in the literature, there currently exists no ORC configuration coupled with a single-flash geothermal cycle. In addition to R245fa, which is widely used as a working fluid, several next-generation, environmentally friendly refrigerants with low global warming potential (GWP), namely R1233zd(E), R1234ze(Z), R1234ze(E), and R1234yf (used as an intermediate fluid in the heat pump system), were evaluated as potential alternatives based on their thermodynamic performance. When the analyses made within the scope of the entire integrated system were evaluated, excluding the heat pump, the overall energy efficiency was calculated to be 24.26%, with an exergy efficiency of 65%. This represents a 40% improvement compared to similar studies in the literature. When heat pump system (HPS) was included, the packed bed storage system exhibited a 44.11% increase in exergy efficiency. Based on the sustainability analysis, high sustainable efficiency factor (SEFk) values were observed for components, such as the geothermal pump (19.95), geothermal separator (16.07), and ORC pump (12.54), indicating that these components significantly contributed to the system's sustainability in terms of exergy efficiency.
Benzer Tezler
- Duyulur ve gizli ısı depolama ile atık ısı geri kazanımlı bir dizel motorun 2. kanun analizi
Second law analysi̇s of a waste heat recoveri̇ng di̇esel engi̇ne wi̇th sensi̇ble and latent heat storage
EMRAH ÖZDEMİR
- Thermodynamik analysıs and optimization of a thermal energy storage system
Bir ısıl enerji depolama sisteminin termodinamik analizi ve optimizasyonu
ATİLLA BIYIKOĞLU
- Özgün ısıl enerji depolama sistemlerinin analizi ve performans değerlendirmesi
Analysis and performance assessment of novel thermal energy storage systems
HAKAN ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
2012
EnerjiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI
PROF. DR. İBRAHİM DİNÇER
- Yoğunlaştırılmış güneş enerjili ve TEG destekli yeni nesil bir kojenerasyon sisteminin tasarımı, üretimi ve termodinamik performans analizi
Design, fabrication and thermodynamic performance analysis of a novel TEG-assisted cogeneration system with concentrated solar energy
TAMER GÜÇLÜ
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM CÜCE
PROF. DR. AYŞE PINAR MERT CÜCE
- Termal enerjinin yer altında depolanması ve toprak kaynaklı dikey borulu ısı pompalı sistemler için ekserji analizi
Underground thermal energy storage and exergy analysis for vertical loop ground source heat pump systems
TUNCAY ÇAKMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. RECEP ÖZTÜRK
