Süperkritik karbondioksitli trijenerasyon sisteme sahip bir ayran üretim tesisinin termodinamik performans analizi
Thermodynamic performance analysis of an ayran production facility with a supercritical carbondioxide trigeneration system
Yazar: ENDER İREN
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR AKBULUT ; PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Süperkritik karbon dioksit = Supercritical carbon dioxide ; Termodinamik parametreler = Thermodynamic parameters ; Trijenerasyon = Trigeneration

Özet:
Bu tezin amacı, süperkritik karbondioksitli (sCO2) trijenerasyon sisteme sahip bir ayran üretim tesisinin termodinamik performansını parametrik olarak analiz etmektir. Bu kapsamda ayran üretim prosesinin işletme parametrelerine uygun olarak tasarlanan sistemin her bir ünitesi için. enerji, ekserji ve ekserjetik sürdürülebilirlik analizleri yapılmıştır. Kompresör ve türbin işletme şartlarının değiştirilmesinin sistem üzerindeki enerjitik ve ekserjetik etkileri parametrik olarak incelenmiştir.Yapılan enerji analizi sonucunda kompresör giriş sıcaklığının arttırılması ve kompresör giriş basıncının düşürülmesinin sistemin enerji verimliliğini arttırmanın en etkili yolları olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, kompresör giriş sıcaklığındaki 1 °C'lik bir artışın kompresör güç tüketimini %10,60 oranında azalttığı ve sistem verimliliğini %1,36 oranında artırdığı, kompresör giriş basıncındaki 1 barlık bir düşüşün ise sistem verimini %8,84 oranında artırdığı hesaplanmıştır. Enerji ve ekserjetik sürdürülebilirlik analizleri sonucunda, düşük sıcaklık reküperatörü, soğutucu1 ve soğutucu2'nin nispeten geliştirilmesi gereken sistem birimleri olduğu anlaşılmıştır. Kompresör giriş sıcaklığındaki 1 °C artışın sistemin ekserjetik verimini %2,86 arttırırken ekserjetik sürdürülebilirlik indeksini % 8,24 iyileştirdiği, kompresör giriş basıncındaki 1 bar azalmanın ise sistemin ekserjetik verimini %2,80 arttırırken ekserjetik sürdürülebilirlik indeksini % 5,61 iyileştirdiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The aim of this thesis is to parametrically analyze the thermodynamic performance of an Ayran production plant with a supercritical carbon dioxide (sCO2) trigeneration system. In this context, energy, exergy, and exergetic sustainability analyses were carried out for each unit of the system, which was designed in accordance with the operating parameters of the ayran production process. The energetic and exergetic effects of changing compressor and turbine operating conditions on the system were investigated parametrically. As a result of the energy analysis, it has been determined that increasing the compressor inlet temperature and reducing the compressor inlet pressure are the most effective ways to increase the energy efficiency of the system. In addition, it has been calculated that a 1 °C increase in compressor inlet temperature reduces compressor power consumption by 10.60% and increases system efficiency by 1.36%, while a decrease of 1 bar in compressor inlet pressure increases system efficiency by 8.84%. As a result of the energy and exergetic sustainability analyses, it is understood that the low temperature recuperator, cooler1 and cooler2 are the system units that relatively need to be developed. It was concluded that a 1 °C increase in the compressor inlet temperature increased the exergetic efficiency of the system by 2.86%, while improving the exergetic sustainability index by 8.24%, while a decrease of 1 bar in the compressor inlet pressure increased the exergetic efficiency of the system by 2.80% and improved the exergetic sustainability index by 5.61%.