Organik Rankine Çevriminde Farklı Tip Akışkanlarda Türbin Giriş Sıcaklığı ve Basıncının Sistem Bileşenlerindeki Tersinmezlik Değerlerine Etkisinin Belirlenmesi

Öz

Bu çalışmada, R600a, R290 ve R152a akışkanı kullanılarak tasarlanan üç farklı Organik Rankine Çevrimi (ORÇ) modelinin ekserji analizi yapılmıştır. Bu analiz, farklı türbin giriş sıcaklığı (oC) ve türbin giriş basıncı (kPa) değerlerinde yapılmıştır. Bu giriş parametreleri kullanılarak, ısıl verim, sistemin ekserji verimi ve birim kütle başına bileşenlerde oluşan tersinmezlik değerleri üç farklı akışkan içeren ORÇ için tespit edilmiştir. Ekserji analizi, MATLAB ve Engineering Equation Solver (EES) yazılımı kullanılarak yapılmıştır. ORÇ teknolojisinde çeşitli tipteki akışkanların kıyaslamalı olarak ekserji analizinin yapılabilmesi için, kuru tip akışkan için R600a, izentropik tip akışkan için R290, ıslak tip akışkan için ise R152a akışkanı seçilerek, 150 giriş ve 900 çıkış numerik veri kullanılmıştır. Bu çalışmada, MATLAB ve EES yazılımı kullanılarak oluşturulan üç farklı model ile Organik Rankine çevriminin ekserji analizinin başarıyla uygulanabildiği gösterilmiş, farklı akışkan kullanılmasının bileşenlerde meydana gelen tersinmezlik değerlerine etkisi belirtilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Organik rankine çevrimi (ORÇ),Ekserji,Tersinmezlik

Determination of Impact of Turbine Input Temperature and Pressure on the Irreversibility Values in System Components of Different Type Fluids in ORC

Öz

In this study, exergy analysis was performed on three different Organic Rankine Cycle (ORC) models designed using R600a, R290 and R152a fluids. This analysis was carried out at different values of condenser inlet pressure (kPa), turbine inlet temperature (oC) and turbine inlet pressure (kPa). Using these input parameters, the thermal efficiency, the exergy of the system, and the irreversibility values of the components per unit mass were determined for the ORC containing three different fluids. Exergy analysis was performed using the MATLAB and Engineering Equation Solver (EES) software. R600a for dry type fluid, R290 for isentropic type fluid and R152a fluid for wet type fluid were selected and 150 input and 900 output numerical test values were used in order to perform exergy analysis in different types of fluids in ORC technology. In this study, we show that the exergy analysis of the Organic Rankine cycle can be successfully applied with three different models created using the MATLAB and EES software, and the effect of using different fluids on the irreversibility values that occur in the components is indicated.

Anahtar Kelimeler

• Organic rankine cycle (ORC),Exergy,Irreversibility

Kaynakça

1. 1. Hattiangadi, A., 2013. Working Fluid Design for Organic Rankine Cycle (ORC) Systems, MSc Thesis, Delft University of Technology, Delft.
2. 2. Günaydın, İ., 2016. 1,5 kW Gücünde Organik Rankine Çevriminin Parametrik Tasarımı Termodinamik Analizi Prototip İmalatı ve Testi, Yüksek Lisans Tezi, Kırıkkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale.
3. 3. Karaman, R., 2016. Kombine Organik Rankine Ve Kompresörlü Soğutma Çevriminin Termodinamik Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
4. 4. Ağırkaya, O., 2015. Jeotermal Enerji Kaynaklı Organik Rankine Çevriminin Modellenmesi ve Analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik üniversitesi, Enerji Bilim ve Teknoloji Anabilim Dalı, İstanbul.
5. 5. Javanshir, A., Sarunac, N., Razzaghpanah, Z., 2017. Thermodynamic Analysis of a Regenerative Organic Rankine Cycle using Dry Fluids, Applied Thermal Engineering, 123, 852-864.
6. 6. Dong, B., Xu, G., Luo, X., Zhuang, L., Quan, Y., 2017. Potential of Low Temperature Organic Rankine Cycle with Zeotropic Mixtures as Working Fluid, Energy Procedia, 105, 1489-1494.
7. 7. Wang, H., Li, H., Wang, L., Bu, X., 2017. Thermodynamic Analysis of Organic Rankine Cycle with Hydrofluoroethers as Working Fluids, Energy Procedia, 105, 1889-1894.
8. 8. Sun, Q., Wang, Y., Cheng, Z., Wang, J., Zhao, P., Dai, Y., 2017. Thermodynamic Optimization of Double-Pressure Organic Rankine Cycle Driven by Geothermal Heat Source, Energy Procedia, 129, 591-598.

9. 9. Muhammad, U., Imran, M., Lee, D., Park, B., 2015. Design and Experimental Investigation of a 1 kW Organic Rankine Cycle System using R245fa as Working Fluid for Low-grade Waste Heat Recovery from Steam, Energy Conversion and Management, 103, 1089- 1100.
10. 10. Kaska, Ö., 2014. Energy and Exergy Analysis of an Organic Rankine for Power Generation from Waste Heat Recovery in Steel Industry, Energy Conversion and Managemenet, 77, 108-117.
11. 11. Dong, B., Xu, G., Yi Cai, X., Li, H., 2014. Analysis of Zeotropic Mixtures used in HighTemperature Organic Rankine Cycle, Energy Conversion and Management, 84, 253-260.
12. 12. Le, V., Feidt, M., Kheiri, A., Pelloux-Prayer, S., 2014. Performance Optimization of LowTemperature Power Generation by Supercritical ORCs (Organic Rankine Cycles) using Low GWP (Global Warming Potential) Working Fluids, Energy, 67, 513-526.
13. 13. Cataldo, F., Mastrullo, R., Mauro, A., Vanoli, G., 2014. Fluid Selection of Organic Rankine Cycle for Low-temperature Waste Heat Recovery Based on Thermal Optimization, Energy, 72, 159-167.
14. 14. Andreasen, J., Larsen, U., Knudsen, T., Pierobon, L., Haglind, F., 2014. Selection and Optimization of Pure and Mixed Working Fluids for Low Grade Heat Utilization using Organic Rankine Cycles, Energy, 73, 204-213.
15. 15. Yılmaz, F., 2013. Güneş Çanaklı Organik Rankine Çevriminin Isparta Şartlarında İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
16. 16. Calm, J.M., Hourahan, G.C., 2007. Refrigerant Data Update, Heating/Piping/Air Conditioning Engineering, 79(1), 50-64.