Application of Thermoacoustic Heat Pumps to Distillation Columns

Yıl 2019, Cilt: 2 Sayı: 1, 20 - 25, 02.05.2019

Mesut Bekiroğulları Muhammed Raşit Atelge Cafer Saka Mustafa Kaya

Öz

Heat pumping technologies are one of the main energy saving method used in bulk distillation columns. Espacially in petrochemical industry different configuration of heat pumps have been suggested and applied. Nowadays, thermoacoustic heat pumps (TAHP) have been suggested as an alternative to the widely used compression heat pumps (CHP). In this regard, application of thermoacoustic heat pumps to the distillation columns was studied along with their effiency and economic. In order to eveluate use of THAP in diffrent temperatures and temperature slopes, it was applied to three different distillation columns. Thanks to this applications the acustic energy, electrical energy demand and the area requirement were identified. Based on the results obtained from the application of TAHP, the operating cost of TAHP and the cooling-heating costs were compared with the most common conventional heat pump (compression heat pump). The economic analysis was carried out according to energy demand of THAP.

Anahtar Kelimeler

Heat pumps, Thermoacoustic heat pumps, Distillation, Aspen plus

Termoakustik Isı Pompalarının Distilasyon Kolonlarına Uygulanması

Öz

Isı pompalama teknolojileri distilasyon kolonlarında kullanılan en
yaygın enerji tasarruf yöntemlerinden bir tanesidir. Özellikle petrol
endüstrisinde çok sayıda ısı pompası konfigürasyonu önerilmiş ve
kullanılmıştır. Hali hazırda sıkça kullanılan buhar basınçlı ısı pompalarına
alternatif olarak Termoakustik ısı pompaları (TAHP) önerilmiştir. Bu çalışma
kapsamında TAHP verimliliği ve maliyet analizleri yapılmıştır. Termoakustik ısı
pompalarının farklı sıcaklıklarda ve sıcaklık yükselmelerindeki doğru analizini
yapabilmek için, termoakustik ısı pompaları üç faklı distilasyon kolonuna
uygulanmıştır. Bu uygulamalar neticesinde gerekli olan akustik enerjiler,
elektrik enerjileri ve gerekli alanlar belirlenmiştir. Termoakustik ısı
pompalarının uygulanması sonucu belirlenen işletim maliyetleri, buhar basınçlı
ısı pompaları gibi geleneksel ısı pompaları kullanılarak belirlenen işletim
maliyetleri ve gerekli soğutma-ısıtma işlemleri için belirlenen maliyetler ile
kıyaslanmıştır. Termoakustik ısı pompalarının işletim maliyeti, model
kullanılarak belirlenen gerekli enerji ihtiyacı baz alınarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Isı pompaları, Termoakustik Isı pompaları, Distilasyon, Aspen plus

Kaynakça

• [1] Bruinsma, O. S. L., and Spoelstra S. (2010). Heat Pumps in Distillation. Distillation&Absorption Conference, Eindhoven, Energy Research Centre of the Netherlands (ECN).
• [2] Annakou, O. and P. Mizsey (1995). "Rigorous investigation of heat pump assisted distillation." Heat Recovery Systems and CHP 15(3): 241-247.
• [3] Wheatley, J., T. Hofler, et al. (1985). "Understanding some simple phenomena in thermoacoustics with applications to acoustical heat engines." Am. J. Phys 53(2): 147-162.
• [4] Swift, G. W. (1988). "Thermoacoustic engines." The Journal of the Acoustical Society of America 84: 1145
• [5] Tijani, M. E. H., J. C. H. Zeegers, et al. (2002). "Design of thermoacoustic refrigerators." Cryogenics 42(1): 49-57.