Denizaltılarda optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi
Determination of optimum insulation thickness in submarines
Yazar: SAVAŞ DURMAZ
Danışman: PROF. DR. AHMET SELİM DALKILIÇ ; DOÇ. DR. ANDAÇ BATUR ÇOLAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Denizaltı = Submarine ; Enerji tasarrufu = Energy saving ; Isı yalıtımı = Heat insulation ; Maliyet analizi = Cost analysis ; Yalıtım = Insulation ; Yaşam döngüsü = Life cycle

Özet:
Isı yalıtımı, soğutma ve ısıtma uygulamaları için en verimli enerji tasarruf yöntemlerinden biridir. Bu nedenle optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi pek çok mühendislik çalışmasının ana konusudur. Bu çalışmanın amacı, farklı yerlerde seyir eden denizaltıların dış yapıları için gerekli olan ideal yalıtım kalınlığının belirlenmesidir. Denizaltıların dış ortamının su olması nedeniyle dünyanın 5 farklı deniz suyu sıcaklığı için durumlar incelenmiştir. Bunlardan dördü Akdeniz, Marmara, Ege ve Karadeniz, sonuncusu ise Kuzey Pasifik Okyanusu'nda bulunan, Rusya'nın en büyük adası olan ve dünyanın en soğuk deniz suyu sıcaklığına sahip olması sebebiyle Sakhalin'dir. Farklı bölgelerdeki denizaltıların yıllık soğutma ve ısıtma gereksinimleri, derece-gün kavramı ile belirlenmiştir. Bu çalışmada kullanılan optimizasyon yöntemi yaşam döngüsü maliyet analizine dayanır. Öncelikle kullanılan hesap metodolojisi literatürdeki bir çalışmanın sonuçları ile doğrulanmıştır. Sonrasında ise akaryakıtın dizel ve yalıtım malzemesinin taş yünü, cam yünü, poliüretan, genişletilmiş polistiren, cam elyaf ve cam köpüğü olarak değerlendirilmesiyle çok sayıda analiz yapılmıştır. Sonuçlar, optimum yalıtım kalınlıklarının 2 ile 12 cm, enerji tasarrufunun % 8,5 ile % 90, geri ödeme sürelerinin deniz suyu sıcaklıklarına ve yalıtım malzemelerine bağlı olarak 1,1 ile 10 yıl arasında değiştiğini göstermektedir.

Abstract:
Thermal insulation is one of the most efficient energy saving methods for the cooling and heating applications. For this reason, the determination of the optimum insulation thickness is the main subject of many publications. The aim of this study is to research the ideal insulation thickness required for the external structure of submarine sailing in different places. Because of the external environment of submarine is seawater, the cases in 5 different sea water temperatures of the world have been examined. Four of them are Mediterranean, Marmara, Aegean, Black Sea and the last one is Sakhalin, located in the North Pacific Ocean, having the coldest seawater temperature in the world. The annual cooling and heating requirements of submarine in different regions have been calculated by the concept of degree-days. Optimization has been achieved based on life cycle cost analysis. Initially, the used calculation methodology has been validated by a study's results in the literature. Then, multiple calculations such as optimum insulation thickness, annual saving value, annual energy cost and payback period have been made by considering the use of rock wool, glass wool, 
polyurethane, expanded polystyrene, fiberglass, foam glass as insulation material and fuel oil in order to operate the generator. The results show that the optimum insulation thicknesses vary between 2 and 12 cm, energy savings between 8.5 % and 90 %, and payback periods between 1,1 and 10 years depending on seawater temperatures and insulation materials.