Jeotermal enerji kaynaklı sıvı-katı sabit akışkan yataklı ısı değiştiricilerinde akışkan yatak boşluğunun parçacık tipi, boyutu ve doluluk oranına göre optimizasyonu
Optimization of fluid bed voidage according to particle type, size and fill rate liquid-solid fluidized bed heat exchangers with geothermal energy source
Yazar: MEHMET TAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ACAR
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akışkan yatak = Fluidized bed ; Akışkan-katı etkileşimi = Fluid-solid interaction ; Akışkanlaştırma = Fluidization ; Isı değiştiriciler = Heat exchangers ; Jeotermal akışkanlar = Geothermal fluids ; Jeotermal enerji = Geothermal energy

Özet:
Bu çalışmada, Denizli ili Sarayköy ilçesi Kızıldere Jeotermal sahasındaki jeotermal akışkanın akışkan yataklı ısı değiştiricisinde, ısıtıcı akışkan olarak kullanılarak Sarayköy ilçesi bölgesel merkezi ısıtma sistemi suyunun katı taneciklerin akışkan hale getirilmesiyle ısı transferinin artırılarak ısıtılması ele alınmıştır. Akışkan yatakta, yatak malzemesi olarak silisli kum, mermer ve kuvars olmak üzere 3 ayrı malzeme cinsinin kullanımı incelenmiştir. Araştırmada silisli kumun (2-4 mm), kuvarsın iki farklı büyüklüğü (1.2-2.5mm) ve (2.5-4 mm), mermerin (2-5 mm) olan büyüklükleri kullanılmıştır. Deneyler sırasında jeotermal akışkanın giriş sıcaklığı ile ısıtılan suyun giriş sıcaklığı ve basıncı sabit tutulmuş buna karşılık jeotermal akışkanın basıncı eşanjörde akışkanlaşmayı sağlayacak şekilde değiştirilmiştir. Akışkan yataktaki madde miktarı farklı tutularak, akışkan yataktaki farklı yatak boşluk oranları (?), oluşturularak toplam ısıtma kapasiteleri incelenmiştir. İncelemede ayrıca akışkan yatakta taneciksiz koşullardaki yatak durumu da incelenmiştir. İncelemede katı taneciklerin sahip oldukları yoğunluk (?) ve özgül ısınma ısısı (c) çarpımının (?.c) çok etkili olduğu tespit edilmiştir. Bu (?.c) çarpımın düşük olduğu tanecik tiplerinde daha yüksek ?Tsu sıcaklık farkları ve buna bağlı olarak da daha yüksek toplam ısı transferi (Q) elde edilmektedir. Isı değiştiricisinde aynı malzeme cinsi için yatak boşluk oranı (?) azaldıkça, gövde tarafı ısı taşınım katsayısının (hd) artmaktadır. Aynı madde miktarı için en fazla ısı transferinin silisli kum tanecikleri için elde edilmiş, bunu sırasıyla mermer ve kuvars izlemektedir. Aynı madde miktarı ve farklı tanecik cinsler için toplam ısı transferi katsayısı (U), en yüksek değeri kuvars için elde edilmiş bunu sırasıyla silisli kum ve mermer'e ait değerin takip ettiği tesbit edilmiştir.Deney yapılan ısı değiştiricisinin boyutları ile çalışılan jeotermal akışkanın koşullarında ele alınan en uygun yatak malzemesi türü silisli kum ve yatak malzemesi miktarının da 15 kg olduğu, bu malzeme türü ve miktarı için akışkan yatakta elde edilen ısı transferini, taneciksiz duruma göre %16 daha fazla artırdığı, tespit edilmiştir.Elde edilen bulgular çizelge ve şekiller halinde sunulmuş ve değişkenler arasında ilgili korelasyonlar türetilmiştir.

Abstract:
In this study, the geotermal underground water (geothermal fluid) which is abundant in Denizli province Sarayköy district Kızıldere location and used in this areas district heating network was studied and this time heating was performed with the method of geothermal fluid and fluidized bed heat exchanger usage together. With 3 different grid materials namely silica sand, marble and quartz particles was studied for determination of fluidized bed heat exchagers performance. Their dimensions were silica sand 2-4 mm, marble 2-5 mm and quartz 2.5-4 mm and 1.2-2.5 mm. In addition total heating capacity was investiagated by means of studying different particle amounts which in turn resulted in different bed porosity (?) in fluidized bed heat exchanger. Fluidized bed heat exchanger was studied without using particles also. It was determined that material density (?) and specific heating capacity (c) multiplication (?.c) was very effective.Higher ?Twater differences and depending on this higher total heat transfer (Q) was got. by using smaller (?.c) type particles. Heat transfer coefficient (hd) on the bulk side increases as the bed porosity ratio (?) of the same material used in the fluidized bed heat exchanger drops. For the same material amount most heat transfer was performed with silica sand and marble and quartz follows that respectively. With the same material amount and different materials total heat transfer was achieved the most with silica sand and it is followed by marble and quartz values respectively. As the material amount of the same material type increases higher ?Twater value was acquired.The best silica sand material amount is 15 kg in the fluidized bed heat exchanger dimensions and geometries under studied geothermal fluid conditions. Under these conditions heat transfer was increased 16 % compared to the system without particles.