Bir geminin atık ısı enerjisi ile çalışan absorpsiyonlu soğutma sisteminin ısıl performansının ekonomik optimizasyonu
Economic optimization of the thermal performance of a ship's absorption refrigeration system working with waste heat energy
Yazar: BEGÜM DOGANAY
Danışman: DOÇ. DR. YALÇIN DURMUŞOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Denizcilik = Marine

Özet:
Günümüzde enerjiye olan talebin artması ve düşük karbonlu enerjiye geçiş nedeniyle değerli kaynakların israfının önlenmesi ve mevcut sistemlerin ekoloji üzerindeki zararlı etkilerinin azaltılması büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle enerji verimliliğinin arttırılması amacıyla daha çevre dostu ve sürdürülebilir alternatiflerin oluşturulması için soğutma sistemlerinin optimizasyonu önemlidir. Absorpsiyonlu soğutma sistemleri çevreye duyarlı sistemlerdir. Bu sistemler kendine özgü bir yöntemle soğutma yapmakta ve bu da enerji tüketiminin azaltılmasında önemli bir etkiye sahiptir. Çeşitli endüstriler faaliyetlerinde bu sistemleri kullanmaktadır. Ancak bu sistemlerin gemilere uyarlanmasına yönelik literatür kapsamlı bir şekilde incelendiğinde, kapsamlı çalışmalar, gemideki absorpsiyonlu soğutma sistemlerinin değerlendirilmesi ve absorpsiyonlu soğutma sisteminin operasyonel parametrelerinin incelenmesinin büyük ölçüde keşfedilmemiş olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, enerji verimliliği ve çevresel sürdürülebilirlik için standart soğutma sistemleri yerine absorpsiyonlu soğutma sistemlerinin gemilere uyarlanma potansiyelini ortaya çıkarmak için atık ısı enerjisinden yararlanarak bu boşluğu doldurmayı ve bu alanda yeni anlayışlar ve bilgiler sunmayı amaçlamaktadır. 
Bu tezde gemi üzerinde mevcut bulunan buzluk sisteminin yüklerini karşılayacak bir absorpsiyonlu soğutma sistemi tasarlanması amaçlanmıştır. Sistem, temel olarak jeneratör, absorber, evaporatör, genleşme valfi, kondenser ve ısı değiştiriciden oluşmaktadır. Oluşturulan absorpsiyonlu soğutma sistemindeki tüm elemanlar aslında birer ısı değiştiricidir. Bu sebeple, absorpsiyonlu soğutma sisteminde yer alan ısı değiştiricilerinin ısıl ekonomik açıdan optimum yüzey alanının belirlenmesinde için, P1-P2 yöntemi ve ε-NTU yöntemi birlikte dikkate alınarak bir değerlendirme yapılmıştır. Engineering Equation Solver programı kullanılarak termodinamik ve ekonomik optimizasyon yapılmıştır. 
Bu çalışmanın sonucunda gemi ana makine egzoz ısısı kullanılarak bir absorpsiyonlu soğutma sistemi tasarlanmıştır.Tasarlanan sistemdeki tüm ısı değiştiricilerin yapılan analizler sonucunda ısı değiştirici tipi olarak karşıt akışlı ısı değiştirici olmasına karar kılınmıştır. Gemi işletme parametrelerinin optimizasyonu bu çalışma ile belirlenmiştir.

Abstract:
Nowadays, prevention of waste of the valuable resources, and reducing the harmful effects of existing systems on ecology hold significant importance due to the increase in demand for the energy and the transition to low-carbon energy. Therefore, the optimization of cooling systems is important to create more environment-friendly and sustainable alternatives in order to increase energy efficiency. Absorption refrigeration systems are environment sensitive systems. These systems cool with a distinctive method and this has a significant effect on reducing the energy consumption. Various industries utilize these systems in their operations. However, upon a thorough examination of the literature for the adaptation of these systems to ships, comprehensive studies demonstrate that the evaluation of the onboard absorption refrigeration systems and examination of the operational parameters of the absorption refrigeration system remain largely unexplored. This study aims to bridge this gap by utilizing waste heat energy to reveal the potential of the adaptation of absorption cooling systems to ships instead of standardized cooling systems, for energy efficiency and environmental sustainability, as well as offering fresh insights and knowledge in this field. 
Throughout this thesis, it is aimed to design an absorption refrigeration system that will meet the loads of the existing refrigeration system on the ship. The system basically consists of generator, absorber, evaporator, expansion valve, condenser and heat exchanger. All elements in the designed absorption refrigeration system are actually heat exchangers. In this thesis, an evaluation was conducted by considering the P1-P2 method and the ε-NTU method together to determine the optimum surface area of the heat exchangers in the absorption cooling system in terms of thermal economy. Within the scope of this research, thermodynamic and economic optimization are carried out by using the Engineering Equation Solver program.
As a consequence of this study, an absorption refrigeration system is designed using the ship's main engine exhaust heat. As a result of the analysis, it is decided that all heat exchangers in the designed system would be counter-flow heat exchangers. Optimization of ship operating parameters is determined by this study.