Organik Rankine çevriminde ısıl verimlilik artırma metotlarının araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, baca gazı atık ısısına uygun organik Rankine çevriminin (ORÇ) tasarlanması ve belirlenen aday organik akışkanlar olan R32, R125, R143A, R290, R600A arasından en uygun akışkanın seçilmesi amaçlanmıştır, ayrıca Bursa'da bulunan bir tekstil firması incelenmiştir. Hesaplamalar EES'de yapılmıştır. Tekstil firmasında mevcut olan ekonomizer sistemi gösterilmiştir. ORÇ tasarımında, ısı değiştirici basıncı, yoğuşturucu basıncı ısıl verimlilik artırma metotlarına göre belirlenmiştir. Akışkanın seçimi için iki farklı karşılaştırma metodu uygulanmıştır. Birinci metotta ısı değiştirici basınçları her bir akışkan için kritik basınçlar belirli bir oranda çarpılarak farklı belirlenmiş, yoğuşturucu basınçları tüm aday akışkanlar için aynı değerde alınmış ve birinci yasa verimliliği hesaplanmıştır. İkinci karşılaştırma metodunda ise tüm aday akışkanlar için tüm koşullar aynı olmak üzere hem birinci yasa hem de ikinci yasa verimleri hesaplanmıştır. Karşılaştırma kriterlerine göre her iki metotta da en uygun akışkanın R32 olduğu bulunmuştur. İkinci karşılaştırma metodunda, hesaplanan ikinci yasa verimlilikleri birinci yasa verimlilikleriyle karşılaştırılmıştır. Tersinmez ORÇ elemanlarının yok olan ekserji değerlerinin hesaplanmasıyla ORÇ sisteminin güvenilirliği kanıtlanmıştır. Çalışmanın sonunda, tasarlanan ORÇ için en uygun akışkan R32 olarak bulunmuştur.

The aim of this study is to design an organic Rankine cycle (ORC) suitable for flue gas waste heat and to select the most suitable fluid among determined candidate organic fluids which are R32, R125, R143A, R290, R600A, in addition a textile company located in Bursa was examined. Calculations were made in EES. The existing economizer system in the textile company was shown. In the ORC design, heat exchanger pressure, condenser pressure were determined according to thermal efficiency increasing methods. Two different comparison methods were applied for the selection of the most suitable fluid. In the first method heat exchanger pressures were determined differently by multiplying the critical pressures for each candidate fluids with a certain ratio, condenser pressures were taken as the same value for all candidate fluids and first law efficiency was calculated. In the second comparison method, for all candidate fluids, all conditions were the same, in this method both the first law and second law efficiencies were calculated. The most suitable fluid was found to be R32 in both methods according to the comparison criterions. In the second comparison method, the calculated second law efficiencies were compared with the first law efficiencies. The reliability of the ORC system was ensured by calculating the destroyed exergy values of the irreversible ORC components. At the end of the study, the most suitable fluid was found to be R32 for the designed ORC.