Jeotermal enerji destekli güç üretim santralinin termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of the geothermal energy supported power production plant
Yazar: OĞUZHAN AKBAY
Danışman: DOÇ. DR. FATİH YILMAZ
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Nüfus artışı, sanayileşme ve teknolojik gelişmeler gibi faktörlerin bir sonucu olarak enerji talebi artmakta ve bu nedenle artan bu enerji talebini karşılamak için fosil yakıtlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat fosil yakıtların yakılması sonucunda küresel ısınma gibi ciddi çevre sorunlarının ortaya çıktığı bilinmektedir. Fosil yakıtlar yerine yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı çevre sorunlarıyla mücadelede ve sürdürülebilir bir gelecek için vazgeçilmez olacaktır.
Bu tez çalışmasının amacı, gerçek bir jeotermal enerji destekli kombine flaş-ikili güç üretim santralinin termodinamik performans analizinin kapsamlı bir şekilde incelenmesi ve jeotermal enerjinin çoklu üretim sistemlerindeki öneminin
vurgulanmasıdır. Önerilen sistem ayrıştırıcı, buhar yoğuşturucu, buhar türbini, üç adet hava soğutmalı kondenser, iki adet evaporatör, iki adet yüksek basınç ısı değiştiricisi, iki adet alçak basınç ısı değiştiricisi, iki adet pompa, yüksek basınç türbini ve alçak basınç türbininden meydana gelmektedir. Alt sistem ORC'lerde, iş akışkanı olarak nbütan ile çalışılmıştır ve farklı çevrim akışkanlarıyla karşılaştırılmıştır. Engineering Equation Solver (EES) yazılım programıyla gerçek veriler eşliğinde termodinamik analizler yapılmıştır. Jeotermal giriş sıcaklığı, jeotermal kütle akış debisi, türbinlerin izentropik verim değişimleri, çevre sıcaklığı ve evaporatörlerin sıkışma (pinch) noktası sıcaklığı gibi sistem performansını etkileyen parametrelerin tüm sistemin enerji ve ekserji verimliliği ve ekserji yıkım miktarı üzerine etkisi detaylı bir şekilde incelenerek parametrik bir çalışma yapılmıştır. Ayrıca, önerilen sistemin bileşenlerinde meydana gelen ekserji yıkım miktarları kapsamlı bir şekilde hesaplanmıştır. Yapılan termodinamik analizlerden elde edilen sonuçlara göre, tüm sistemin enerji, ekserji verimlilikleri ve net güç üretimi sırasıyla %10.33, %39.03 ve 28 024 kW olarak
hesaplanmıştır. En yüksek ekserji yıkım miktarı ise ısı değiştirici-2'de meydana gelmiştir.

Abstract:
As a result of factors such as population growth, industrialization and technological developments, the demand of energy is increasing and therefore the fossil fuels are widely used to meet this increasing energy demand. However, it is known that serious environmental problems occurs such as global warming as a result of burning fossil fuels. The use of renewable energy sources instead of the fossil fuels will be indispensable in deal with environmental problems and for sustainable future. The aim of this thesis is to comprehensively examine the thermodynamic performance analysis of a real geothermal energy supported combined flash-binary power plant and to emphasize the importance of geothermal energy in multiple generation systems. The proposed system; It consists of a separator, a steam condenser, a steam turbine, three air-cooled condensers, two evaporators, two high pressure heat exchangers, two low pressure heat exchangers, two pumps, a high pressure turbine and a low pressure turbine. In subsystem ORC's, n-butane was studied as the working fluid and compared with different cycle fluids. Thermodynamic analyzes were made with the Engineering Equation Solver (EES) software program in the presence of real data. The effect of parameters affecting system performance such as geothermal inlet temperature, geothermal mass flow rate, isentropic efficiency changes of turbines, ambient temperature and pinch point temperature of evaporators on the energy and exergy efficiency and exergy destruction rate of the whole system was examined in detail and a parametric study was carried out. Also, the exergy destruction rates of the components of the proposed system have been comprehensively calculated. According to the results obtained from the thermodynamic analyzes, the energy, exergy efficiencies and net power generation of the whole system were calculated as 10.33%, 39.03% and 28 024 kW, respectively. The highest exergy destruction rate occurred in heat exchanger-2.