Trilateral çevrim ve organik rankine çevrimini kullanan birleşik güç sisteminin termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of combined power system using trilateral cycle and organic rankine cycle
Yazar: MEHMET ÖZÇELİK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NAGİHAN BİLİR SAĞ
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynaklarının ısı enerjisini veya atık ısı enerjisini kullanarak güç üretmek için birçok yöntem vardır. Bu yöntemlerden en yaygın kullanılanlardan biri de Organik Rankine çevrimidir. Organik Rankine çevrimi ile birlikte Trilateral çevrim / Organik Rankine çevrimi kullanarak yenilenebilir veya atık ısı enerjisinden daha fazla yararlanmak amaçlanmıştır. Bu amaçla, Reküperatörlü Trilateral çevrim - Organik Rankine çevrim, Trilateral çevrim - Organik Rankine çevrim ve Organik Rankine çevrim - Organik Rankine çevrim birleşik güç sistemlerinin yapıları incelenerek Engineering Equations Solition (EES) programı yardımı ile termodinamik analizleri yapıldı. Birleşik güç sistemler için jeotermal kaynak ve düşük sıcaklık evaporatörünün farklı sıcaklık değerlerinde sistem performansını maksimum yapan en iyi akışkan çiftleri belirlendi ve bu belirlenen akışkan çiftleri kullanılarak her üç sistem için de elde edilen sonuçlar karşılaştırıldı. Araştırılan çalışma şartları için hangi sistemin performansının daha iyi olduğu belirlendi. Jeotermal kaynak ve düşük sıcaklık evaporatörünün farklı sıcaklık değerlerinde üç birleşik güç çevrimin enerji analizi yapıldı. Çevrimlerde kullanılan çalışma akışkanları ile sistem çalışma şartlarına bağlı olarak en yüksek ısıl verim ve güç çıktısı değerlerinin hangi birleşik güç sistemde elde edileceği araştırıldı.
Araştırma sonuçlarına göre, her bir çalışma şartı için ısıl verimi ve/veya sistemden elde edilen net gücü maksimum yapan akışkan çiftleri olduğu tespit edildi. Jeotermal kaynağının veya düşük sıcaklık çevrim evaporatörünün sıcaklığı arttıkça araştırılan birleşik güç sisteminin de ısıl veriminin arttığı bulundu. Jeotermal kaynağın her bir sıcaklığı için birleşik güç sistemin net gücünü maksimum yapan düşük sıcaklık çevrim evaporatör sıcaklığının olduğu tespit edildi. Çalışma şartlarına bağlı olarak ORÇ-ORÇ'nin net güç çıktısı araştırılan diğer sistemlerden elde edilen ile hemen hemen aynı veya % 23,5'e kadar daha yüksek olduğu belirlendi bu yüzden, araştırılan çalışma şartları için Organik Rankine çevrim - Organik Rankine çevrim birleşik güç sistemin kullanılması gerektiği sonucuna varıldı.

Abstract:
Many methods are used to generate power by using heat energy of renewable energy sources or waste heat energy. One of the most widely used of these methods is the Organic Rankine cycle. It is intended to be renewed using the Trilateral cycle / Organic Rankine cycle or for more purposes than waste heat energy. For this purpose, thermodynamic analyzes were carried out with the help of Engineering Equations Solition (EES) program by examining the structures of the recuperative Trilateral cycle - Organic Rankine cycle, Trilateral cycle - Organic Rankine cycle and Organic Rankine cycle - Organic Rankine cycle. For combined power systems, the best fluid pairs that maximize the system performance at different temperatures of the geothermal source and low temperature evaporator were determined, and the results obtained for all three systems were compared using these determined fluid pairs. It was determined which system's performance was better for the studied conditions. Energy analysis of three combined power cycles at different temperature values of geothermal source and low temperature evaporator. Depending on the operating fluids used in the cycles and the system operating conditions, it was investigated in which combined power system the highest thermal efficiency and power output values will be obtained.
According to the results of the research, it was determined that there are fluid pairs that maximize the thermal efficiency and / or net power obtained from the system for each working condition. It was found that as the temperature of the geothermal source or low temperature cycle evaporator increased, the thermal efficiency of the combined power system investigated increased. For each temperature of the geothermal source, it was determined that there is a low temperature cycle evaporator temperature that maximizes the net power of the combined power system. The net power output of ORC-ORC was determined to be almost the same or until 23.5 % higher than from other investigated systems, depending on the operating conditions, so the use of the Organic Rankine cycle - Organic Rankine cycle combined power system recomended for the studied operating conditions.