Yeni-nesil ve zeotropik akışkanlar kullanılarak tasarlanmış rejeneratif reküperatörlü organik rankine çevriminin performansının belirlenmesi
Determination of performance of organic rankine cycle with regenerative recuperator designed using next-generation and zeotropic fluids
Yazar: MEHMET AKSOY
Danışman: PROF. DR. ALİ KAHRAMAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SADIK ATA
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında yeni nesil ve zeotropik akışkanlar kullanılarak tasarlanmış Organik Rankine Çevrimin'nin performansı belirlenmiştir. Klasik Organik Rankine Çevrimi ile Rejeneretif Reküperatörlü Organik Rankine Çevrimi'nin performansının akışkan türü bakımından karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmada açık besleme suyunun ve reküperatörün sistem performans değerleri üzerindeki etkisi gözlemlenmiştir.
Saf organik akışkanların küresel ısınma potansiyel (Global Warming Potential – GWP) değerinin yüksek olduğundan dolayı tasarlanan konfigürasyonlarda GWP değeri sıfıra yakın olan yeni nesil R1216, R1234ze(E), R1234yf, R1243zf akışkanlar kullanılmıştır. Çevresel etkilerinin iyi olmasının yanı sıra enerji ve ekserji performansı da belirlenmiştir. Buna ek olarak yeni nesil akışkanlar ile saf akışkanların belirli kütlesel oranlarda karıştırılmasıyla oluşan zeotropik akışkanların R448A(%26 R32, %26 R125, %20 R1234yf, %21 R134a, %7 R1234zee), R449A(%24,3 R32, %24,7 R125, %25,3 R1234yf, %25,7 R134a), R450A(%42 R134a, %58 R1234zee), R454C(%21,5 R32, %78,5 R1234yf), R513A(%44 R1234yf, %56 R134a) performansı ısıl verim, ekserji verimi, net iş ve pompa gücü parametreleri üzerinden incelenmiştir. Ayrıca akışkanların 0,8 ve 0,9 olmak üzere farklı kritik basınç katsayıları altında göstermiş oldukları performans belirlenmiştir
Bu çalışmanın sonucunda ORÇ, Rr-ORÇ kıyaslamasında açık besleme suyu ve reküperatörün farkı sistem üzerinde açıkça görülmüştür. Belirlenene akışkanlardan Rp 0,9 iken R1234ze(E) %13,26 ısıl verim %52,93 ekserji verimi, 58,08 kJ/kg net iş ve 8,64 kJ/kg pompa işi olarak en iyi performans gösteren akışkan olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the performance of the Organic Rankine Cycle designed using new generation and zeotropic fluids was determined. The performance of the Classical Organic Rankine Cycle and the Organic Rankine Cycle with Regenerative Recuperator was compared in terms of fluid type. In this comparison, the effect of open feed water and recuperator on system performance values was observed.
Since the global warming potential (GWP) value of pure organic fluids is high, new generation R1216, R1234ze(E), R1234yf, R1243zf fluids with GWP values close to zero were used in the designed configurations. In addition to its good environmental effects, energy and exergy performance have also been determined. In addition, zeotropic fluids formed by mixing new generation fluids and pure fluids in certain mass ratios are R448A (26% R32, 26% R125, 20% R1234yf, 21% R134a, 7% R1234zee), R449A (24.3% R32, 24%, 7 R125, 25.3% R1234yf, 25.7% R134a), R450A(42% R134a, 58% R1234zee), R454C(21.5% R32, 78.5% R1234yf), R513A(44% R1234yf, 56% R134a) performance was examined through thermal efficiency, exergy efficiency, net work and pump consumption parameters. In addition, the performance of the fluids under different critical pressure coefficients of 0.8 and 0.9 was determined.
As a result of this study, the difference between open feed water and recuperator was clearly seen on the system in the comparison of ORÇ, Rr-ORÇ. Among the determined fluids, R1234ze(E) was determined as the best performing fluid with Rp of 0.9, 13.26% thermal efficiency, 52.93% exergy efficiency, 58.08 kJ/kg net work and 8.64 kJ/kg pump consumption.