1,721,095 research outputs found
Exergetic sustainability indicators as a tool in commercial aircraft: a case study for a turbofan engine
No full text6th International Green Energy Conference (IGEC) -- JUN 05-09, 2011 -- Eskisehir, TURKEYKarakoc, Tahir Hikmet Hikmet/0000-0001-8182-8667This paper focuses on the exergetic sustainability indicators of a medium-range commercial aircraft engine for constant reference environment and ground running conditions. First, a detailed exergy analysis of turbofan engine have been performed based on engine test cell parameters. Starting from the sustainability considerations and the second law of the thermodynamics, the paper presents six exergy-based sustainability indicators. the indicators of the turbofan engine developed here in conjunction with exergetic analysis and sustainable development are exergy efficiency, waste exergy ratio, exergy destruction factor, recoverable exergy rate, environmental effect factor, and exergetic sustainability index. the investigated sustainable indicators have been calculated by using exergy analysis outputs for aircraft ground running condition. Results from this study show that values of exergy efficiency, waste exergy ratio, exergy destruction factor, recoverable exergy rate, environmental effect factor, and exergetic sustainability index of investigated turbofan engine are found to be 0.315, 0.685, 0.408, 0, 2.174, and 0.460, respectively. These parameters are expected to quantify how the turbofan engine and aircraft become more environmentally benign and sustainable.Turkish Engine Industries (TEI), Anadolu UniversityAnadolu University; Recep Tayyip Erdogan University in TurkeyRecep Tayyip Erdogan UniversityThe authors acknowledge the support provided by Turkish Engine Industries (TEI), Anadolu University and Recep Tayyip Erdogan University in Turkey
Thermodynamic modeling and energy sustainability analysis of high pressurized hydrogen gas storage process
Full text linkFen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim DalıBu çalışma, saatte 3 kg hidrojeni üreten ve depolayan hidrolik enerji destekli hidrojen gaz istasyonunda bulunan ve kompresör içeren yüksek basınçta hidrojen depolama alt ünitesinin termodinamik modellenmesi ve enerji sürdürülebilirlik analizini sunar. Bu kapsamda, hidrojenin gerçek gaz kabulüyle tek ve 4 aşamalı hidrojen gaz sıkıştırma ve depolama üniteleri dikkate alınarak parametrik araştırma gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma için ele alınan alt ünite, yüksek basınç kompresörü, gaz-sıvı plakalı ısı eşanjörü, elektrik motoru ve yüksek basınç hidrojen gaz deposundan oluşur. Çalışmanın temel amacını gerçekleştirmek için aşağıdaki önemli parametreler dikkat alınmıştır. i) Hidrojen gazının kütlesel debisi (3 kg/saat), ii) Hidrojenin sisteme giriş basıncı (1-200 bar), iii) Depolama basıncı (200-900 bar) iv) Çevre sıcaklığı (25 oC), v) Elektrik motoru verimi (0.9), vi) Mekanik verim (0.95), vii) Kompresörün politropik verimi (0.90). Tüm bu parametreler dikkate alınarak alt birimin ve bu alt birimdeki her bir bileşenin enerji ve ekserji analizleri, termodinamiğin I. ve II. kanunu kapsamında gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte ekserji analizini dikkate alarak bu alt sistemin sürdürülebilirlik analizi yapılmıştır. Bu çerçevede aşağıda sıralanan önemli parametreler ve indikatörler hesaplanmıştır; enerji ve ekserji verimleri, toplam tersinmezlikler ve kayıplar, depolanan ekserji miktarı, atık ekserji oranı, ekserji yıkım faktörü, çevresel yıkım katsayısı, çevresel yıkım indeksi, çevresel uyum indeksi, ekserjetik kararlılık faktörü ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi. Sonuç olarak, hidrojen giriş basıncının artması depolama için gerekli enerji miktarını azaltırken sistemin ekserjetik sürdürülebilirlik indeksini artırdığı belirlenmiştir. Ayrıca, depolama basıncının artması depolanan hidrojen ekserjisini artırırken ekserjetik sürdürülebilirlik indeksini azalttığı görülmüştür. O halde, ekserjetik sürdürülebilirlik, ekserji verimi ve enerji tüketimi bakımından tek aşamalı ve 4 aşamalı hidrojen sıkıştırma ve depolama üniteleri birbiriyle karşılaştırıldığında, hidrolik enerji destekli hidrojen gaz yakıt istasyonu için 4 aşamalı hidrojen gaz sıkıştırma ve depolama ünitesinin kullanılması önerilir.This study presents thermodynamic modeling and energy sustainability analysis of the high pressurized hydrogen gas storage subsystem including a compressor in the hydropower-based-hydrogen gas fueling station producing and storing 3 kg hydrogen per hour. In this regard, assuming that hydrogen behaves as real gas at high pressures and taking into consideration a single-stage and four-stage hydrogen compression processes, a parametric investigation has been performed. The subsystem considered in this study includes high-pressure compressors, gas-fluid heat exchangers, an electrical motor and high-pressurized hydrogen storage tanks. In order to perform the main objective of this study, the following important parameters are taken into consideration. i) Mass flow rate of hydrogen (3 kg per hour), ii) Entering pressure of hydrogen (ranging from 1 to 200 bars), iii) Hydrogen storage pressure (ranging from 200 to 900 bars), iv) Dead state temperature (assumed to be 25 oC), v) Efficiency of electrical motor (assumed to be 0.9), vi) Mechanical efficiency (assumed to be 0.95), vii) Polytropic efficiency (assumed to be 0.90). Considering all these parameters, energy and exergy analyses of the each component in the subunit have been performed in terms of the First and Second Laws of Thermodynamics while, taking into consideration the exergy analysis, the sustainability analysis of the subsystem has been accomplished. In this regard, the following important parameters and indicators have been estimated, which are energy and exergy efficiencies, total irreversibilities and losses, the amount of hydrogen exergy stored, waste exergy ratio, exergy destruction factor, environmental destruction coefficient, environmental destruction index, environmental benign index, exergetic stability factor, and exergetic sustainability index of the subsystem. Consequently, it is determined that increasing the inlet pressure of hydrogen gas decreases the energy consumption for compression and storage process while increasing exergetic sustainability index. Moreover, it is noticed that the increase of storage pressure goes up the exergy by hydrogen in the hydrogen storage tank. In addition, comparing the single-stage and four-stage hydrogen compression and storage processes with each other in terms of less energy consumption, higher exergetic efficiency and better exergetic sustainability, it is suggested that the four-stage hydrogen compression and storage process be used for hydropower based-hydrogen gas fueling stations
Thermodynamic modeling of power generation via a run-of-river-type-hydropower plant
Full text linkFen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim DalıBu çalışma, saatte 3 kg hidrojen üreten ve depolayan bir hidrojen gaz istasyonu için gerekli elektrik enerjisini sağlayan akarsu tipi mini bir hidroelektrik santralin termodinamik modellenmesini sunar. Bu amaçla, Termodinamiğin İkinci Kanunu dikkate alınarak sistemin ekserji ve ekserjetik sürdürülebilirlik analizleri parametrik olarak gerçekleştirilmiştir. Bu parametrik çalışmayı gerçekleştirmek için, gerekli işletme parametrelerinin değerleri, Doğu Karadeniz Bölgesinde bulunan akarsuların ortalama debi değerleri ve topoğrafik koşullarıyla uyumlu bir şekilde seçilmiştir. Bu çalışma için dikkate alınan parametreler şunlardır: i) Düşü (20 m artışla 70-150 m aralığında alındı.), ii) Cebri borudan akan suyun debisi (0.01 m3/s artışla 0.01-0.79 m3/s aralığında alındı.), iii) Cebri borunun yatayla yaptığı açı ( sırasıyla 45o ve 75o olarak kabul edildi.), iv) Cebri boru çapı (sırasıyla 0.4 m ve 1 m olarak kabul edildi.), v) Türbin ve transformatör verimleri (0.9 olarak kabul edildi.), vi) Jeneratör verimi (0.95 olarak kabul edildi.). Tüm bu parametreleri dikkate alarak Termodinamiğin İkinci Kanunu kapsamında akarsu tipi mini bir HES (Hidroelektrik Santral)'in ekserjetik ve sürdürülebilirlik yönlerini tanımlayan gerekli termodinamik bağıntılar geliştirilmiştir. Ekserji analizi kapsamında sistemin toplam ekserji girişi ve çıkışı, toplam ekserji kayıpları ve ekserji verimi hesaplanmıştır. Ekserjetik sürdürülebilirlik analizi kapsamında ise ekserji yıkım faktörü, çevresel yıkım katsayısı, çevresel yıkım indeksi, çevresel uyum indeksi, ekserjetik kararlılık faktörü ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi gibi bazı önemli ekserjetik sürdürülebilirlik indikatörleri, ekserji analizlerinin sonuçlarına bağlı olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, saatte 3 kg hidrojen üreten ve depolayan hidrojen gaz istasyonunun toplam net ekserji (elektrik) ihtiyacının yaklaşık 200 kW olduğu hesaplanmıştır. Ayrıca debinin artmasıyla, net ekserji çıkışı ve ekserji kayıplarının arttığı fakat sistemin ekserji veriminin ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksinin azaldığı görülmüştür. O halde mini hidroelektrik güç santrali ile hidrojen gaz istasyonunun entegrasyonu için termodinamik bakımdan çevresel yıkım indeksinin, çevresel uyum indeksinin ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksinin özellikle dikkate alınması gerektiği önerilir.This study presents thermodynamic modeling of a run-of-river-type-small hydropower plant supplying the required electricity to a hydrogen gas fueling station producing and storing 3 kg/h of hydrogen gas. For this purpose, in terms of the Second Law of Thermodynamics, exergy and exergetic sustainability analyses of the system have been parametrically performed. In order to carry out this parametric study, the required operating parameters have been selected in accordance with the topographical situations and average water flow rates of the rivers in the East Black Sea Region (Turkey). The parameters that are taken into consideration for this study are i) Head (ranging from 70 m to 150 m with 20 m interval), ii) water flow rate in the penstock (ranging from 0.01 m3/s to 0.79 m3/s with 0.01 m3/s interval), iii) slope angle of the penstock (assumed to be 45o and 75o, respectively, iv) Pipe diameter (assumed to be 0.4 m and 1 m, respectively), v) Turbine and transformator efficiencies (assumed to be 0.9), vi) Generator efficiency (assumed to be 0.95). Considering all these parameters, the required thermodynamic relations describing the exegetic and sustainability aspects of the run-of-river small hydropower plant have been derived in terms of the second law of thermodynamics. In terms of the exergy analysis, total exergy input and output, total exergy losses and exergetic efficiency have been estimated. In terms of the exergetic sustainability analysis, some important exergetic sustainability indicators such as exergetic destruction factor, environmental destruction coefficient, environmental destruction index, environmental benign index, exergetic stability factor and exergetic sustainability index have been calculated by taking into account the results of the exergy analysis. Consequently, it is estimated that the net exergy (electricity) demand for the hydrogen gas fueling station producing and storing 3 kg H2 gas per hour is approximately 200 kW. Moreover, it is noticed that the increase of the water flow rate goes up the net exergy output and exergy losses while decreasing the exergetic efficiency and exergetic sustainability index of the system. Thus, it is suggested that, in terms of thermodynamics, environmental destruction index, environmental benign index and exergetic sustainability index should be particularly taken into consideration for the integrated hydropower-based-hydrogen gas fueling stations
Design, manufacturing and pre-experiments of the integrated gas cleaning and particle capture unit in ark plasma gasification system
No full textBu tez çalışmasının temel amacı, ark plazma gazlaştırma sistemine entegre bir gaz temizleme ve partikül tutma ünitesinin tasarımını, imalatını yapmak ve ön deneylerini gerçekleştirmektir. Bu kapsamda, 50 m3/h gaz temizleme kapasiteli, modüler, geliştirilebilir gaz temizleme ve partikül tutma ünitesi tasarlanmış ve imalatı yapılmıştır. Yapılan ön deneylerde el yapımı bir yakma ünitesinden elde edilen kömür egzoz gazı kullanılmıştır. Elde edilen verilere bağlı olarak gaz temizleme ve partikül tutma ünitesi iyileştirilmiş, akabinde ark plazma gazlaştırma sisteminde elde edilen sentez gazı kullanılarak ön deneyler tamamlanmış ve ünitenin gaz soğutma ve partikül tutma performansı araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sırasında, üretilen gaz hızı, su giriş-çıkış sıcaklık değerleri, suyun debisi, gaz giriş-çıkış sıcaklıkları ve partikül değerleri ölçülmüştür. Ayrıca, her bir çalışma modunda (tek kademeli gaz yıkama ve soğutma modu ve çift kademli gaz yıkama ve soğutma modu) gaz temizleme ve partikül tutma ünitesinin partikül tutma performansı hesaplanmıştır. Sonuç olarak; yapılan ön deneyler neticesinde, el yapımı yakma ünitesinden elde edilen egzoz gazı tek kademeli gaz yıkama ve soğutma sırasında sistemin partikül tutma performansı ortalama %90 iken, çift kademeli partikül tutmada ise %98 olarak belirlenmiştir. Ayrıca, ark plazma gazlaştırma sisteminden elde edilen sentez gazının çift kademeli gaz temizleme üniteli partikül tutma verimi % 98 olduğu belirlenmiştir. Üretilen yüksek gaz debisinden dolayı tek kademeli gaz yıkama ve soğutma işlemi yetersiz kaldığından kullanılmamıştır. Dolayısıyla, çift kademeli gaz yıkama ve soğutma modu, işletim güvenliği ve performans yüksekliği bakımından modüler ve esnek olması nedeniyle gaz soğutma, temizleme ve partikül tutma sistemleri için uygulamada yeni bir alternatif oluşturabileceği beklenmektedir.The main purpose of this thesis is to design, manufacture and conduct the pre-experiments of a gas cleaning and particle capture unit integrated in the arc plasma gasification system. In this regard, a modular and developable gas cleaning and particle capture unit was designed and manufactured, which has a gas cleaning capacity of 50 m3/h. In the pre-experiments, exhaust gases produced from coal samples by using a hand-made small combustion unit was used. In accordance with the data obtained from pre-experiments, the gas cleaning and particle capture unit was improved, and the pre-experiments were conducted by using the synthesis gas from the arc plasma gasification of plastic wastes. During the pre-experimental studies, the produced gas velocity, water inlet-outlet temperatures, water flow rate, gas inlet-outlet temperatures and particle values were measured. Additionally, the particle capture performance of the gas cleaning and particle capture unit was estimated for each operating mode (single-stage washing and cooling mode and dual-stage washing and cooling mode). Accordingly, in the pre-experiments, the particle capture performance of the system during single-stage washing and cooling in case of the use of the hand-made combustion unit was determined to be 90% while that of the dual-stage washing and cooling mode was estimated to be 98%. In addition, due to the high synthesis gas flow rate, the single stage gas washing and cooling mode was not applied. The particle capture performance of the dual-stage washing and cooling mode during the arc plasma gasification was designated to be 98%. Thus, it is considered that the dual-stage washing and cooling mode for the particle capture will be a new alternate in practice in terms of the operational safety, efficiency, modularity and flexibility
Parametric investigation and thermodynamic analysis of power generation from boron compounds via fuel cell
Full text linkBu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim DalıÖZET YAKIT PİLİ YARDIMIYLA BOR BİLEŞİKLERİNDEN GÜÇ ÜRETİMİNİN PARAMETRİK ARAŞTIRILMASI VE TERMODİNAMİK ANALİZİ AY, Murat Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Adnan MİDİLLİ Temmuz 2005, 48 sayfa Bu tez çalışmasında, bor bileşiklerinden hidrojen üretiminin parametrik araştırılması ve PEM yakıt pili yardımıyla güç üretiminin termodinamik analizi çalışılmıştır. Bu amaçla, sodyum tetraborat {NCİ2B4O7) bozunum reaksiyonundan sentezlenen sodyum borhidritin (NaBH4) kullanılmasıyla hidrojen üretimi parametrik olarak çalışılmış, elde edilen bu hidrojenin PEM yakıt pilinde kullanılmasıyla güç üretimi incelenmiş ve PEM yakıt pilinin enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Bu kapsamda, 450-500 °C'de hidrojen atmosferinde gerçekleşen N0.2B4O7 bozunum reaksiyonu ile 25-40 °C ve İ atm'de gerçekleşen NaBHj bozunum reaksiyonu dikkate alınmıştır. Bunun yanında, PEM yakıt pili çalışma sıcaklığı, basıncı ve membran kalınlığı farklı değer aralıklarında seçilmiştir. Sonuç olarak; hidrojen üretim hızının, NC1BH4 bozunum reaksiyonu sıcaklığı ve katalizör miktarının artması ile arttığı parametrik olarak belirlenmiştir. Ayrıca, yakıt pili sıcaklığı ve basıncının atması ve membran kalınlığının daha düşük olması durumunda PEM yakıt pilinin performansının arttığı görülmüştür. Anahtar kelimeler: Sodyum Tetraborat, Sodyum Borhidrit, Hidrojen, PEM Yakıt Pili, Termodinamik Analiz, Enerji Analizi, Ekserji Analizi. IIISUMMARY PARAMETRIC INVESTIGATION AND THERMODYNAMIC ANALYSIS OF POWER GENERATION FROM BORON COMPOUNDS VIA FUEL CELL AY, Murat Nigde University Institute of Natural Sciences and Application Mechanical Engineering Department Supervisor: Associate Prof. Dr. Adnan MİDİLLİ Jul)- 2005, 48 pages In this thesis, parametric investigation of hydrogen production from boron compounds and also thermodynamic analysis of power generation via PEM fuel cell were studied. For this purpose, hydrogen production from sodium borohydride (NaBHj) which is synthesized from sodium tetraborate (NCI2B4O7) decomposition reaction is parametrically studied, and powrer generation via PEM fuel cell, which is fed by- hydrogen from NC1BH4 is parametrically investigated, and also, energy and exergy analyses of power generation process are performed. In this regard, Na2B407 decomposition reaction under hydrogen atmosphere at 450-500 °C and NaBH4 decomposition reaction under atmospheric pressure at 25-40 °C are taken into consideration. In addition, different values of operating temperature, pressure and membrane thickness for PEM fuel cell are chosen. Consequently, it was parametrically determined that the hydrogen production rate increased with the rise of NaBH4 decomposition reaction temperature and catalyst quantity. Moreover, it was noticed that the PEM fuel cell performance increased with the rise of cell temperature and pressure in case of the lower membrane thickness. Keywords: Sodium Tetraborat, Sodium Borohydride, Hydrogen, PEM Fuel Cell, Thermodynamic Analysis, Energy Analysis, Exergy Analysis
Mathematical modeling and thermodynamic analysis of solar drying process of pollen
Full text linkFen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim DalıÖZET GÜNEŞ ENERJİLİ POLEN KURUTMA İŞLEMİNİN MATEMATİK MODELLEMESİ VE TERMODİNAMİK ANALİZİ ÇANAKÇI, Burak Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği AnaBilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Adnan MİDİLLİ Aralık 2005, 62 sayfa Bu çalışmanın temel amacı, literatürde bulunan tek tabaka kurutma eğri denklemleri kullanılarak, güneş enerjisi yardımıyla tek tabaka halinde kurutulan polenin matematik modellemesini yapmak ve bu kurutma işleminin termodinamik analizini gerçekleştirmektir. Matematik modelleme için, daha önceden literatürde sunulan polen dataları kullanılmış ve tek tabaka kurutma eğrilerinin denklemlerini temsil eden ampirik yada yan ampirik modeller test edilmiştir. En iyi kurutma eğrisi denklem modelini belirlemek için, korelasyon katsayısı (R), khi-kare (x2), ortalama eğilim hatası (MBE), ortalama kare hatası (RMSE) ve ortalama bağıl sapma modülü (P) gibi istatistiksel parametreler dikkate alınmıştır. Termodinamik analiz için, termodinamiğin birinci ve ikinci kanunları uygulanmıştır. Birinci kanun kapsamında, güneş enerjili kurutma prosesi boyunca meydana gelen enerji kullanım oranlarını belirlemek için enerji analizi gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, ikinci kanun kapsamında, bu proses boyunca meydana gelen ekserji kayıplarının büyüklüğünü, yerini, tipini belirlemek için ekserji analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, polenin güneş enerjili tek tabaka kurutma eğrilerini en iyi tanımlayan model olarak Midilli-Küçük modeli seçilmiştir. Ayrıca, en fazla enerjinin yedinci ve onuncu raflarda kullanıldığı (raf 7 ve raf 10 için ortalama olarak 2.30-15.70 %; kurutma dolabı için 9,22-54 %), ekserji kayıplarının enerji kullanımıyla arttığı ve çoğunlukla ekserji kayıplarının (raf 7 ve raf 10 için 0.0013-0.091 kJ/h; kurutma dolabı için ise 0.002-0.035 kJ/h) kullanılabilir enerjinin daha az olduğu yedinci ve onuncu raflarda meydana geldiği görülmüştür. Anahtar sözcükler: Güneş Enerjisi, Kurutma, Polen, Matematik Modelleme, Termodinamik, Enerji Analizi, Ekserji Analizi ıııSUMMARY MATHEMATICAL MODELING AND THERMODYNAMIC ANALYSIS OF SOLAR DRYING PROCESS OF POLLEN ÇANAKÇL Burak Niğde University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor: Doç. Dr. Adnan MİDİLLİ December 2005, 62 pages The main objective pursued in study is to perform the mathematical modeling of the single-layer solar drying process of pollen by applying the single layer drying curve equation models in literature and also to accomplish the thermodynamic analysis of drying process. For the mathematical modeling, the experimental data previously presented in the literature are used and thirteen empirical or semi-empirical models representing the single layer drying curve equations are tested. In order to determine the best single layer drying curve equation model, the following statistical parameters such as correlation coefficient (R), chi-square (%,2), mean bias error (MBE), mean square error (RMSE) and mean relative derivation modulus (P) are taken into consideration. For the thermodynamic analysis, the first and the second laws of thermodynamics are applied. In the scope of the first law, energy analysis is performed to estimate the energy utilization ratios throughout the solar drying process. However, in terms of the second law of thermodynamics, exergy analysis is carried out to determine the location, type, and magnitude of exergy losses. It was deduced that the Midilli-Kucuk model was selected as the most suitable mathematical model describing the single layer solar drying curves of pollen. In addition, it was noticed that the most energy was utilized throughout the shelf 7 and shelf 10 (average 2.30-15.70 % for shelf 7 and shelf 10; 9.22-54 % for drying cupboard), and the exergy losses (0.0013-0.091 kJ/h for shelf 7 and shelf 10; 0.002-0.035 kJ/h for drying cabinet) increased with increasing energy utilization, and the exergy losses took place mostly in the shelf 7 and shelf 10 where the available energy was less utilized. Key words: Solar Energy, Drying, Pollen, Mathematical Modeling, Thermodynamic, Energy Analysis, Exergy Analysis. I
Thermodynamic modelling and exergetic sustainability analysis of a system production high-pressurised-hydrogen gas
Full text linkFen Bilimleri Enstitüsü, Makine Ana Bilim DalıBu çalışma, hidrolik enerji destekli hidrojen gaz istasyonunda bulunan ve PEM elektrolizör içeren yüksek basınçlı hidrojen üretim alt ünitesinin termodinamik modellemesini ve ekserjetik sürdürülebilirlik analizini sunar. Bu çalışmada ele alınan alt ünite yüksek basınçlı bir PEM elektrolizör, iki adet plakalı ısı eşanjörü, bir pompa-motor sistemi, bir sirkülasyon pompası, bir sıcak su tankı ve bir ayrıştırıcıdan oluşur. Çalışmanın temel amacını gerçekleştirmek için aşağıdaki önemli parametreler dikkat alınmıştır. i) Çalışma basıncı (1-200 bar aralığında seçildi), ii) Çalışma sıcaklığı (70-80 oC aralığında seçildi), iii) Çevre sıcaklığı (25 oC olarak kabul edildi), iv) PEM elektrolizörün enerji verimi (0.5-1 aralığında seçildi), v) Motor-pompa sistemini verimi (0.8 olarak kabul edildi), vi) Sirkülasyon pompasının verimi (0.8 kabul edildi), vii) PEM elektrolizörden çıkan hidrojenin kütlesel debisi (saatte 3 kg H2 olarak seçildi), viii) Elektrolizöre tabi tutulan suyun (saf suyun) kütlesel debisi (saatte 27 kg olarak seçildi). Tüm bu parametreler dikkate alınarak bu alt birimin ve bu alt birimdeki her bir bileşenin enerji ve ekserji analizleri termodinamiğin I. ve II. kanunu kapsamında yapıldı. Bununla birlikte, ekserji analizini dikkate alarak bu alt sistemin sürdürülebilirlik analizi gerçekleştirildi. Bu çerçevede; enerji ve ekserji verimleri, toplam tersinmezlikler ve kayıplar, atık ekserji oranı, ekserji yıkım faktörü, çevresel yıkım katsayısı, çevresel yıkım indeksi, çevresel uyum indeksi, ekserjetik kararlılık faktörü ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi gibi önemli parametreler ve indikatörler hesaplandı. Sonuç olarak hidrolik enerji destekli hidrojen gaz yakıt istasyonunun oldukça önemli bir alt birimi olan yüksek basınçlı hidrojen üretim sisteminin enerji ve ekserji verimleri ile sürdürülebilirlik indeksi sistemin çalışma basıncının ve sıcaklığının artmasıyla bir azalma gösterdiği belirlenmiştir.This study presents thermodynamic modeling and energy sustainability analysis of the high-pressurised-hydrogen production subsystem including a proton exchange membrane electrolyser in the hydropower-based-hydrogen gas fueling station. The subsystem considered for this study includes a high-pressure-PEM electrolyser, 2 heat exchangers, a motor-pump system, a circulation pump, a hot water tank, and a separator. In order to perform the main objective of this study, the following important parameters are taken into consideration. i) The operating pressure (ranging from 1 to 200 bars), ii) The operating temperature (ranging from 70 to 80 oC), iii) Dead state temperature (assumed to be 25 oC), iv) The energy eficiency of the PEM electrolyser (0,5-1), v) the efficiency of the motor-pump coupling (assumed to be 0.8), vi) the efficiency of circulation pump (aasumed to be 0.8), vii) Mass folw rate of hydrogen form the PEM electrolyser (3 kg per hour), viii) Mass flow rate of eletrolysis water (pure water ) (assumed to be 27 kg per hour). Considering all these parameters, energy and exergy analyses of the each component in the subsystem have been performed in terms of the First and Second Laws of Thermodynamics while, taking into consideration the exergy analysis, the sustainability analysis of the subsystem has been accomplished. In this regard, the following important parameters and indicators have been estimated, which are energy and exergy efficiencies, total irreversibilities and losses, waste exergy ratio, exergy destruction factor, environmental destruction coefficient, environmental destruction index, environmental benign index, exergetic stability factor, and exergetic sustainability index of the subsystem. Consequently, it is determined that the energy efficiency, exergetic efficiency and sustainability index of the high pressurised hydrogen production system that is a quite important subunit of the hydropower based-hydrogen gas fueling station decrease with the increase of the operating pressure and temperature
Experimental performance investigation and thermodynamic model development of a novel arc plasma torch with pre-mixture chamber
No full text....
Investigation of thermodynamic performance of cooling a modular nuclear reactor with different secondary coolants
No full textBu tezin amacı, modüler bir nükleer reaktörün farklı ikincil soğutucu akışkanlarla soğutulmasının termodinamik performansını araştırmaktır. Bu kapsamda, seçilen 8,1 MW ısıl gücünde ve temel soğutucu akışkan olarak LiF-BeF2 tuzu içeren bir modüler nükleer reaktörün üç farklı modda soğutma ve güç üretim çevrimleri tasarlanmıştır. Tasarlanan modlar; i) Yardımcı soğutucu akışkan olarak s-CO2 kullanılması, ii) Yardımcı soğutucu akışkan olarak s-Su kullanılması, iii) Yardımcı soğutucu akışkanlar olarak s-CO2, s-Su ve FLiNaK'ın entegre kullanımı. Bu çalışma modları için uygun çevrimler geliştirilerek enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Bu çerçevede, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda testleri yapılan 8,1 MW'lık nükleer reaktörün ısıl kapasitesi referans olarak alınmıştır. s-CO2'li çevrim için türbin işletme parametreleri 22,1 MPa ve 883 K; s-Su'lu çevrim için türbin işletme parametreleri 25 MPa, 1050 K alınmıştır. Sonuç olarak; yapılan hesaplamalar neticesinde, birinci modda %42,3 enerji verimi, %54,9 ekserji verimi, ikinci modda %40,1 enerji verimi, %52,01 ekserji verimi ve üçüncü modda %46,79 enerji verimi, %60,7 ekserji verimi olduğu hesaplanmıştır. Dolayısıyla, üçüncü mod tasarım bakımından yeni ve performans bakımından yüksek olmasına rağmen imalat ve işletim güvenliği bakımından ayrı bir çalışma kapsamında değerlendirilmelidir.The aim of this thesis is to investigate the thermodynamic performance of cooling a modular nuclear reactor with different secondary coolants. In this regard, the cooling and power generation cycles of a 8.1 MW thermal power-modular nuclear reactor with LiF-BeF2 salt as the main coolant are designed. Designed modes are; i) Utilization of s-CO2 as secondary coolant, ii) Utilization of s-Water as secondary coolant, iii) Integrated utilization of s-CO2, s-Water and FLiNaK as additional coolants. By developing the suitable cycles for these operation modes, energy and exergy analyzes are performed. In this context, the thermal capacity of the nuclear reactor used in the study is taken to be 8.1 MW refering the small modular nuclear reactor at Oak Ridge National Laboratory. Furthermore, turbine operating parameters for s-CO2 cycle are taken to be 22.1 MPa and 883 K; 25 MPa, 1050 K for s-water cycle. Consequently, energy and exergy efficiencies are respectively calculated to be 42.3% and 54.9% for the first mode; 40.1% and 52.01% for the second mode; 46.79% and 60.7% for the integrated mode. Thus, at the end of the calculations for energy and exergy calculations it can be said that although the third mode is a new design and has high performance, it is suggested that, in terms of manufacturing and operational safety, a new comprehensive study should be conducted for future studies
Exergetic sustainability analysis of electricity generation from transmission lines (drinking water)
No full textBu tez çalışmasında, Rize ili bünyesinde merkez belediyeye ait içme suyu hatlarının ekserjetik sürdürülebilirlik analizi yapılarak isale hatlarından elektrik üretimi araştırılmıştır. Bu kapsamda sistemin i) ekserji verimi, ii) atık ekserji oranı, iii) geri kazanılabilir ekserji oranı, iv) geri kazanılamayan ekserji oranı, v) ekserji yıkım oranı, vi) çevresel etki faktörü, vii) ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi, viii) ekserjetik yararlanma oranı, ix) ekserjetik iyileştirme potansiyeli gibi parametreler tanımlanmış ve hesaplanmıştır. Bu parametreler, Rize ili bünyesinde merkez belediyeye ait isale hatlarının mevcut durumu ve mevcut hatların iyileştirilmesi durumunda elde edilecek yeni isale hatlari için hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda, i) Çayeli hattının mevcut elektrik üretim potansiyeli 104 kW, çevresel etki faktörü 0,40 ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi değeri 2,49 olarak belirlendi. ii) Hastane hattının enerji üretimine uygun olmadığı fakat iyileştirme yapılırsa elektrik üretim potansiyelinin 182 kW, çevresel etki faktörünün 0,37 ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi değerinin 2,68 olabileceği hesaplandı. iii) Dosma hattından mevcut durumda üç kademede elektrik üretim potansiyeli 164 kW, 144 kW ve 154 kW fakat iyileştirme yapılırsa toplam elektrik üretim potansiyelinin 493 kW, çevresel etki faktörünün 0,36 ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi değerinin 2,77 olabileceği hesaplandı. Bununla birlikte, Çorapçılar ve Küçükköy isale hatlarında, debi değerlerinin ve net düşülerinin yetersiz oluşundan dolayı elektrik üretiminin yapılamayacağı belirlenmiştir. Sonuç olarak; Rize ili bünyesinde merkez belediyeye ait mevcut içme suyu hatlarında gerekli teknik iyileştirmelerin yapılması durumunda, bu isale hatlarının ortalama 779 kW kurulu güce sahip bir santrali besleyebileceği beklenmektedir.In this thesis, the exergetic sustainability analysis of drinking water transmission lines belonging to the central municipality in Rize province is performed and electricity generation from this transmission lines is investigated. In this regard, the following parameters are defined and estimated, which are i) exergetic efficiency, ii) waste exergy ratio, iii) recoverable exergy ratio, iv) unrecoverable exergy ratio, v) exergy destruction ratio, vi) environmental impact factor, vii) exergetic sustainability index, viii) eksergetic utilisation ratio, ix) exergetic improvenet potential. These parameters are estimated for the current status of the transmission lines and the new transmission lines in case the existing transmission lines are improved. As a result of the calculations, i) Çayeli line's current electricity generation potential is 104 kW, environmental impact factor is 0.40 and exergetic sustainability index value is 2.49. ii) It was calculated that the hospital line is not suitable for energy production, but if it is improved, the electricity generation potential, environmental impact factor and exergetic sustainability index can be 182 kW, 0.37 and 2.68, respectively. iii) The electricity generation potential of Dosma transmission lines are calculated to be 164 kW, 144 kW and 154 kW. The electricity generation potential, the environmental impact factor and exergetic sustainability index of Dosma transmission lines are respectively estimated to be 493 kW, 0.36 and 2.77 if the required improvements are made. However, it is determined that electricity production cannot be performed in Çorapçılar and Küçükköy transmission lines due to insufficient water flow rates and insufficient net head. Thus, if the required technical improvements are made in the existing transmission lines, it is expected that these lines will be able to feed a power plant with an installed capacity of 779 kW, on average
- …
