Gaz motoru tahrikli ısı pompalı bantlı bir kurutma sisteminin performansının ekserjetik olarak değerlendirilmesi
Exergetic performance assessment of a gas engine driven heat pump conveyor dryer system
Yazar: AYŞEGÜL GÜNGÖR
Danışman: PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde enerji verimliliğine verilen önem nedeniyle, ısı pompalarının en yeni tiplerinden birisi olan gaz motoru tahrikli ısı pompalarına (GMIP'larına) ilgi artmaktadır. GMIP; açık tip bir kompresörün gaz motoru ile tahrik edildiği yeni tip bir ısı pompasından (günümüz cazip yeni teknolojilerinden birisi) oluşmaktadır. GMIP sistemleri, özellikle ısı geri kazanımı (motor silindir ceketlerinden ve egzoz gazından ısı geri kazanımı) sayesinde yüksek enerji verimi ile çalışan, düşük enerji tüketiminden dolayı çevre ile uyumlu, gaz kaynağının ayarlanmasıyla kolaylıkla çalışma hızı ayarlanabilen, dış ortam sıcaklığından fazla etkilenmeyen, ekonomik sistemler olarak öne çıkmaktadır.Bu tezde, üç farklı tıbbi aromatik bitki (Foeniculum vulgare, Malva sylvestris L., Thymus vulgaris) 45 °C sıcaklıkta ve 1 m/s hava hızında GMIP kurutucu sisteminde kurutulmuştur. Sistemin belirsizlik analizi yapılmıştır. Bitkilerin kuruma davranışları belirlenmiş ve kurutma işlemi ekserjetik açıdan değerlendirilmiştir. Enerji ve ekserji analiz yöntemleri kullanarak bazı termodinamik parametreler (ekserjetik ürün, ekserjetik yakıt, yakıt tüketim oranı, göreli tersinmezlik, sürdürülebilir indeks, üretkenlik kayıpları, ekserjetik yokoluş ve ekserjetik faktör) ve ekserjetik geliştirme potansiyeli tüm sistem ve sistem bileşenleri için hesaplanmıştır. Tüm sistemin ekserji kayıp ve akış (Grassmann) diyagramı çizilmiştir.Ekserji analizi sonuçlarında sistemdeki en önemli bileşenin gaz motoru olduğu görülmüştür. Kurutma işlemi ekserjetik verimliliği % 0,80-1,62 değerleri arasında bulunmuştur. Gaz motoru, genleşme vanası ve kurutma kanalları sistemdeki ekserji değerinin % 60'ından fazlasını içermektedir. Isı pompası ünitesinin ekserjetik verimliliği % 77,68-79,21, GMIP ekserjetik verimliliği % 39,26-43,24, kurutma çemberinin ekserjetik verimliliği % 81,29-81,56 ve tüm kurutma sisteminin ekserjetik verimliliği % 48,24-51,28 olarak hesaplanmıştır.Anahtar sözcükler: Kurutma, Ekserji analizi, Gaz motoru tahrikli ısı pompası, tıbbi aromatik bitki, Performans değerlendirme.

Abstract:
Recently, interest to gas engine driven heat pump (GEHP) systems that are a kind of novel heat pump systems is increasing beacuse energy efficiency is a very important concept. A GEHP usually consists of a reversible vapor compression HP with an open compressor driven by a gas fuelled internal combustion engine. These systems are a new type of heat pump systems (one of today?s promising new technologies). GEHP systems work with high energy efficiency because of heat recovery. They reduce environmental pollution with low fuel consumption and are an economic choice by using cheap energy sources. GEHP?s compressor speed can easily be modulated by adjusting the gas supply and GEHP systems are not effected by ambient temperature. All these features causes interest to GEHP systems.In this thesis, three medicinal and aromatic plants (Foeniculum vulgare, Malva sylvestris L. and Thymus vulgaris) were dried in a pilot scale GEHP drier, at an air temperature of 45 °C with an air velocity of 1 m/s. Adetailed uncertainty analysis was performed. The drying behaviours of three medicinal and aromatic plants were investigated using the experimental data, while the exergetic analysesof the drying processes were done. Somethermodynamic parameters (exergetic product, exergetic fuel, fuel depletion ratio, sustainability index, relative irreversibility,productivity lack, exergetic destroy and exergetic factor) and exergetic improvementpotential values were calculated for main components of the system and overall drying system using energy and exergy analyses methods. Exergy loss and flow (Grassmann) diagram was also drawn for the whole system.The results of exergy analysis showed that the most important system component for GEHP drier system was gas engine and the exergetic efficiencies of drying process varied between 0.80-1.62%. Gas engine, expansion valve and drying ducts accounted for more than 60% amount of exergy in the system. The exergetic efficiency values were in the range of 77.68-79.21% for the heat pump unit, 39.26-43.24% for the gas engine driven heat pump unit, 81.29-81.56% for the drying chamber and 48.24-51.28% for the overall drying systemKeywords: Drying, Exergy analysis, Gas engine driven heat pump, Medicinal and aromatic plants, Performance evaluation.