Atık ısının değerlendirilmesi için termal enerji depolama sistemleri
Thermal energy storage systems for utilization of waste heat
Yazar: METİN ÖZER YILMAZ
Danışman: PROF. DR. HALİME Ö. PAKSOY
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Atık ısı = Waste heat ; Isı değiştiriciler = Heat exchangers ; Isı geri kazanım sistemleri = Heat recovery systems ; Isı geri kazanımı = Heat recovery ; Parafin = Paraffin

Özet:
Bu çalışmada, sanayi ve günlük hayatta yaygın olarak kullanılan cihazlardaki işlemler sonucu atılan 35-55 °C arasındaki atık ısısının depolanarak değerlendirilmesi ile elektrik sarfiyatını azaltarak tasarruf sağlamak hedeflenmiştir. Atık ısının faz değiştiren maddede (FDM) termal enerji depolama ile geri kazanılması için farklı tip ve geometrideki ısı değiştiricileri tasarlanmıştır. FDM olarak paraffin RT35 kullanılmıştır. Farklı sıcaklık ve akışkan hızlarında depolama ve geri kazanım deneyleri yapılmıştır. Yüksek akışkan hızlarında toplam ısı transfer katsayıları (U) ve ısı depolama kapasite (Q) değerleri daha yüksektir. En yüksek U değeri grafitli borusal ısı değiştiricisi tipinde 704-854 W/m2ºC arasında elde edilmiştir. En yüksek Q değeri ise kompakt ısı değiştiricisi tipi ile 490-1040 W arasında elde edilmiştir. Isı değştiricilerle yapılan deney sonuçlarına sonuçlara gore, bulaşık makinesinin atık ısısından yararlanmak üzere kullanılacak termal enerji depolama sisteminde atık ısının geri kazanımıyla enerji verimliliğinin artırılması için kompakt ısı değiştirici tipi tercih edilmiştir. Bulaşık makinasında tasarlanan termal enerji depolama ünitesinin enerji verimliliği, maliyet hesabı ve çevresel katkılar hesaplanmıştır. Grafit ve RT35 in FDM olarak beraber kullanıldığı tasarımla bulaşık makinasının verimliliğinin %10,7 artırılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to decrease electricity consumption and increase conservation through storing and utilization of waste heat at 35-55 °C that is given off from industrial processes and appliances in everyday life. Heat exchangers with different geometries and configurations were designed to be used for thermal energy storage and recovery in Phase Change Materials (PCM). Paraffin RT35 was used as PCM. Storage and recovery experiments were carried out at different temperature and flow rates. Overall heat transfer coefficient (U) and heat storage capacity (Q) increased at higher flow rates. The maximum U values were in the range of 704-854 W/m2ºC for double pipe heat exchanger with graphite fins. The highest Q values were for the compact heat exchanger type with values in the range of 490-1040 W. Based on the results from heat exchanger investigations, compact heat exchanger configuration was preferred to be used in thermal energy storage system for utilizing waste heat in dishwashers to increase energy efficiency. Energy efficiency, economics and environmental benefits were determined for the thermal energy storage unit designed for dishwashers. It was determined that the energy efficiency of the dishwasher can be increased by 10,7% with the design using graphite and PCM together.