Atatürk Üniversitesi ısıtma merkezinin enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analysis of district heating plant of Atatürk University
Yazar: KEMAL ÇOMAKLI
Danışman: PROF. DR. BEDRİ YÜKSEL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Atatürk Üniversitesi = Atatürk University ; Ekserji analizi = Exergy analysis ; Enerji analizi = Energy analysis ; Termoekonomi = Thermoeconomy ; Tersinmezlik = Irreversibility

Özet:
Fosil kökenli enerji kaynaklarının giderek azalması ve toplumların refah seviyesinin yükselmesi enerji maliyetlerinin giderek artmasına neden olmaktadır. Ayrıca insanların kullandıkları temel enerji kaynakları fosil yakıtlar olduğundan önemli çevre problemleri de ortaya çıkmaktadır. Bu sorunlar enerji kullanımında, verimliliği, ekonomikliği ve temiz enerji kaynaklarının kullanımını gündeme getirmektedir. Son yıllarda termal sistemlerin verimlilik analizi, bilim adamlarının en çok ilgilendikleri konular arasına girmiştir. Günümüzde termal sistemlerin analizinde, TDBK'nunun yanında TDİK'nuda kullanılmaktadır. Bu iki kanununa dayanan analiz yöntemine ekserji analizi denilmekte ve termal sistemlerin verimlilik ve ekonomiklik analizinde önemli yer tutmaktadır. Enerji tüketiminin üçte biri, binaların ısıtılması için harcanan ülkemizde ısıtma sistemlerinin enerji ve ekserji analizi de bu açıdan önem arz etmektedir. Bunlar dikkate alınarak, bu çalışmada, dört kazan, 50'den fazla eşanjör dairesi, 1 1.988 m uzunluğunda kızgın su dağıtım hatları bulunan ve yılda yaklaşık 10.000 (on bin) ton özel kalorifer yakıtı tüketen Atatürk Üniversitesinin ısıtma merkezinin enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Sistem için oluşturulan matematik model, yazılan bilgisayar programı ile çözülmüştür. Çalışmada öncelikle kazandaki yanma olayı incelenerek kazanda meydana 'gelen tersinmezliklerin yerleri ve büyüklükleri tespit edilmiştir. Daha sonra ısıtma sisteminin diğer bölgelerinde meydana gelen enerji kayıpları hesaplanmış ve sistem üzerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca kazanda elde edilen kızgın suyun ekserjetik maliyeti de hesaplanmıştır. Analiz sonucunda kazan enerji, ve ekserji verimleri sırası ile %91.41, %24.81 bulunurken tüm sistemin enerji verimi %83, ekserji. verimi ise %î 0.8 olarak bulunmuştur. Kazanda elde edilen kızgın suyun ekserjetik maliyeti, yakıt maliyetinin yaklaşık 3.5 katı olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, gerek sistemin otomatik kontrolünde gerekse binalarda yapılacak iyileştirmeler ile yılda yaklaşık 3.000 ton yakıt tasarruf edilebileceği tespit edilmiştir. 2003, 128 sayfaAnahtar kelimler: Bölgesel ısıtma, enerji, ekserji verimi, tersinmezlik, termoekonomi

Abstract:
The decrease of energy sources with fossil origin and rising the societies' comfort level cause in the increasing of energy cost. In addition, the substantial environmental problems occur, in vie of that the main energy sources that people use are fossil fuel. These problems increase the importance of productivity, low cost and the importance of clean energy sources in energy consumption. In recent years, the productivity analysis of thermal systems is the one of the most research subject of scientist. In thermal systems analysis, nowadays, SLT also has been used with FLT. The analysis method based these two thermodynamics laws is defined as exergy analysis method. This method takes place importantly in the productivity and economic analysis of thermal systems. However, in our country, which the one-third of energy consumption is used for heating buildings, the energy and exergy analysis of heating systems is considerable. In this study*. the energy and exergy analysis of Atatürk University district heating systems that consumes 10000 tons fuel-oil per year were performed. The system contains four boilers, over fifty heat exchanger rooms and 11988 m length of boiling water distributing network. The mathematical model formed for the system was solved with a written computer program. Firstly, in the study, investigating the combustion in boiler, the place and size of the exergy losses were determined. Then, the energy and the exergy losses in other regions of the system were investigated and the effects of them on overall system were calculated. Besides, the exergetic cost of the boiling water produced in the boiler was calculated as well. On the result of the analysis, the energy and exergy efficiency of the all the system were found %83 and %10.8 while the energy and exergy efficiency of the boiler were found %91.41 and % 24.81 respectively. The exergetic cost of the boiling water was calculated 3.5 as much as the fuel cost. As a result, it was pointed out that the fuel was saved 3000 tons per year with improving the automatic control and the building structure. 2003, 128 pagesKeywords: District heating, energy, exergy efficiency, irreversibility, thermoeconomic