Hibrit pastörizasyon sistemi için bir ısıtıcının tasarlanması ve termoekonomik performansının değerlendirilmesi
Evaluation of thermo-economic performance of a novel hybrid pasteurization system
Yazar: YUNUS EMRE KAZAZ
Danışman: DOÇ. DR. TUNCAY YILMAZ ; DOÇ. DR. ANIL BAŞARAN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Pastörizasyon = Pasteurization ; Çevresel etki = Environmental impact

Özet:
Bu çalışmada, yenilikçi hibrit pastörizasyon sisteminde kullanılmak üzere tasarlanan bir ısıtıcının termoekonomik performansı incelenmiştir. Araştırma kapsamında, daldırmalı rezistans ısıtıcı kullanılarak ısıtılan bir sistem tasarlanmış ve bu sistem üzerinden deneysel veriler elde edilmiştir. Bu deneysel veriler, sistemin enerji verimliliği ve ekserji performansı üzerine analizler yapılmasına olanak sağlamıştır. Elde edilen ekserji analizi sonucuyla, sistemin ekonomik performansını değerlendirmek amacıyla termoekonomik analiz yapılmıştır. Ayrıca, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) analizi ile sistemin farklı karıştırıcı ve debi koşullarındaki termal davranışları incelenmiş, böylece sistemin performansının akış koşullarına bağlı olarak nasıl değiştiği de değerlendirilmiştir. CFD analizleri, konjuge ısı transferi prensipleri doğrultusunda yapılmış ve sistemdeki kazanın üç boyutlu modeli oluşturularak analizler gerçekleştirilmiştir. Hem deneysel analizlerde hem de CFD simülasyonlarında sıvı gıda maddesi olarak su kullanılmıştır. Yapılan CFD analizleri sonucunda, sistemin ısı transferi performansı ve sıcaklık dağılımları incelenmiştir.
Çalışma sonunda ekserji verimliliği düşük bulunmuştur. Ancak termoekonomik analiz sonucunda bulunan birim fiyat başına enerji maliyetinin de düşük bir miktar olduğu görülmüştür. Bu durumda kayıpların maliyet üzerindeki etkisinin düşük olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, the thermoeconomic performance of a heater designed for use in an innovative hybrid pasteurization system was examined. Within the scope of the research, a system heated by an immersion resistance heater was designed, and experimental data were obtained from this system. These experimental data enabled analyses of the system's energy efficiency and exergy performance. Based on the results of the exergy analysis, a thermoeconomic analysis was conducted to evaluate the economic performance of the system. Furthermore, Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis was performed to investigate the thermal behavior of the system under different mixing and flow conditions, allowing for the evaluation of performance variations depending on flow dynamics. The CFD analyses were conducted in accordance with conjugate heat transfer principles, and a three-dimensional model of the system's tank was developed for the analyses. Water was used as the liquid food medium in both experimental analyses and CFD simulations. The CFD analyses provided insights into the system's heat transfer performance and temperature distributions.
At the end of the study, the exergy efficiency was found to be low. However, the thermoeconomic analysis revealed that the energy cost per unit price was also relatively low. This indicates that the impact of losses on costs is minimal.