Gemilerde atık enerjinin transkritik organik rankine çevrimi ile geri kazanımı
Recovery with waste energy transcrital organic ranking cycle in ships
Yazar: İBRAHİM KAYA
Danışman: PROF. DR. YASİN ÜST
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Yakıt fiyatlarının artması, küresel enerji talebi ve yeni kısıtlayıcı emisyon düzenlemelerinin yürürlüğe girmesi, daha verimli ve çevre dostu güç çevrimlerinin tasarlanmasını ve mevcut enerji türlerinin en iyi değerlendirilmesini gerektirir. Dünya ticaretinin büyük çoğunluğu gemi taşımacılığı ile yapıldığı düşünülür ise gemilerde enerji verimliliği önemli hale gelmektedir. Uluslararası denizcilik örgütü (IMO) gemi kaynaklı emisyonlara aşamalı olarak sınırlamalar getirmektedir. 
Gemilerde atık ısı kaynağı ana ve yardımcı makinelerdir. Bu bağlamda, atık enerjilerin faydalı işe dönüşmesi için ek ilave kurulumlar gereklidir. Bir gemideki başlıca atık ısı kaynakları: egzoz gazı, soğutma suyu, yağlama yağı ve süpürme havası olarak sayılabilir. Bu atık ısı kaynaklarından enerji geri kazanımı için uygulanan yöntemlerden arasında Organik Rankine Çevrimi (ORC)'dir. ORC uygulamaları, yenilenebilir enerji ve atık ısı geri dönüşüm sistemlerinde giderek artan bir ilgi görmektedir. Bu uygulamalar özellikle düşük ve orta kalitedeki ısıl enerji kaynaklarının faydalı işe dönüştürülmesinde kullanılır. Organik akışkanlı çevrimler kullanılarak farklı konfigürasyonlar uygulanabilir. Bu çalışmada ise atık ısı geri kazanımı için Organik Rankine Çevrimi'nin bir türevi olan Transkritik Rankine Çevrimi incelenmiştir.
Atık ısı geri kazanımında doğal olarak ısı değiştiriciler kullanılmaktadır. Bu nedenle ısı değiştiricilerindeki ısı transferi olaylarını hassas bir şekilde tahmin edebilmek için ısı transferi ve basınç kaybı modelleri kullanılır. Bu çalışmada; ısı değiştiricilerdeki basınç kaybı ve özgül entalpi değişimlerinin, iş akışkanlarının termofiziksel özelliklerine, dolayısıyla sistem performansına olan etkileri incelenmiştir. Ayrıca ana makine yükü, iş akışkanı debisi ve ısı değiştiricisi parametrelerinin atık ısı geri kazanım sistemine olan etkileri de incelenmiştir.

Abstract:
Increasing fuel prices, global energy demand and the introduction of new restrictive emission regulations require more efficient and environmentally friendly power cycles to be designed and the best evaluation of available energy types. If the vast majority of world trade is thought to have been carried by the ship transportation, energy efficiency is becoming important in ships. The International Maritime Organization (IMO) is gradually imposing limitations on marine origin emissions. 
Waste heat sources in vessels are main and auxiliary machinery. In this context, additional additional installations are necessary for the waste energy to be useful work.  The main waste heat sources in a ship are: exhaust gas, cooling water, lubrication oil and sweeping air. One of the methods for energy recovery from these waste heat sources is Organic Rankine Cycle (ORC). ORC applications are seeing an increasing interest in renewable energy and waste heat recovery systems. These applications are especially used to convert low and medium thermal energy sources into useful works. Different configurations can be applied using organic fluid cycles. In this study, the Transcritical Rankine Cycle that is a derivative of the Organic Rankine Cycle, examined for waste heat recovery.
Heat exchangers are naturally used in waste heat recovery. For this reason, heat transfer and pressure lost models are used to accurately estimate heat transfer events in heat exchangers. In this study; the effects of pressure loss and specific enthalpy changes in heat exchangers to the thermophysical properties of work fluids and therefore to system performance examined. In addition, the effects of the main engine load, the working fluid flow and the heat exchanger parameters to the waste heat recovery system examined too.