İndir - Teknolojik Araştırmalar

TEKNOLOJİK
ARAŞTIRMALAR
Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi
Cilt: 12, No: 4, 2015 (39-50)
Electronic Journal of Machine Technologies
Vol: 12, No: 4, 2015 (39-50)
www.teknolojikarastirmalar.com
e-ISSN:1304-4141
Makale
(Article)
GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİNİN EKSERJİ
ANALİZİ
Fatih YILMAZ*, Reşat SELBAŞ**, M. Tolga BALTA***
*Aksaray Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Elektrik ve Enerji Bölüm/ Aksaray
** Süleyman Demirel Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Enerji Sistemleri Mühendisliği/ Isparta
***Aksaray Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği/ Aksaray
[email protected]
Özet
Bu çalışmada güneş çanaklı organik Rankine çevriminin (ORC) enerji ve ekserji analizleri incelenmiş, çevrimde akışkan
olarak R-410a kullanılmıştır. Hesaplamalar Isparta güneş enerjisi verilerine göre yapılmıştır. Sistemin türbin giriş basıncı ve
kazan sıcaklığına göre verimleri incelenmiştir. Sonuçta türbin giriş basıncının ve kazan sıcaklığının artmasının sistemin ısıl
verimini ve ekserji verimini artırdığı belirlenmiştir. Çevrimin ısıl verimi % 10, ekserjetik verimi ise % 70 olarak
hesaplanmıştır.
Anahtar kelime: Güneş enerjisi, ekserji, Rankine çevrimi
EXERGY ANALYSİS OF SOLAR ASISTED ORGANİC RANKINE CYCLE
Abstract
In this study, the organic Rankine cycle Isparta bowl conditions of the R-410a refrigerant gas, solar thermal analyzes were
conducted separately, and the first and second law analysis of the system investigated. According to the terms of Isparta solar
power system is designed. According to system of turbine inlet pressure and temperature of the boiler were investigated
Consequently, the exergy and energy calculations based on the turbine inlet pressure and temperature of the boiler thermal
efficiency of the system were examined and found to rise with the increase in the temperature of the boiler. The cycle heat
efficiency %10 and exergy efficiency % 70 as calculated.
Keywords: Solar energy, exergy, Rankine cycle
1. GİRİŞ
Son yıllarda enerji talebi giderek artmakta ve doğal enerji kaynakları aşırı derecede tüketilmektedir. Artan
nüfus ve sanayileşmeden kaynaklanan enerji gereksinimi karşılanamamakta, enerji üretimi ve tüketimi
arasındaki açık hızla büyümektedir. Artan enerji sorunlarını toplumlar, enerji kaynaklarını minimum
seviyede tüketerek ve yeni enerji kaynakları keşfederek çözebileceklerdir. Diğer taraftan geleneksel enerji
Bu makaleye atıf yapmak için
Fatih Yılmaz*, Reşat Selbaş**, M. Tolga Balta 4 Güneş Enerjisi Destekli Organik Rankine Çevriminin Ekserji Analizi
Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2015, 12(4) 39-50
How To Cite This Article
Fatih Yılmaz*, Reşat Selbaş**, M. Tolga Balta Exergy Analysis Of Solar Asısted Organic Rankıne Cycle
Electronic Journal Of Machine Technologies, 2015, 12 (4) 39-50
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Güneş Enerjisi Destekli Organik Rankine Çevriminin Ekserji Analizi
üretim yöntemleri bugün çevre kirliliğinin önemli nedenlerinden birisidir[1]. Çevreye verilen zararı en
aza indirmeyi amaçlayan bu teknolojiler, aynı zamanda mevcut enerji kaynaklarının etkin ve daha verimli
güç üretim santrallerinde kullanılmasını sağlarlar. Güç üretim sistemlerinden buhar türbinli çevrimlerin
iyileştirilmesi ile daha iyi verim ve güç elde edilmesi amaçlanmaktadır.
Güneş enerjisinden elektrik üretmek için birçok yöntem bulunmaktadır. Bunlardan bir tanesi de güneş
enerjili Rankine çevrimidir. Bu çevrimde güneş enerjisini kullanarak buhar elde edilir ve türbinden
geçirilerek elektrik üretilir. ORC en önemli özelliği düşük sıcaklık ve basınç altında çalışmasıdır. Bu
sistemlere Organik Rankine çevrimi adının verilmesinin sebebi akışkan olarak çevrimde çevre dostu olan
soğutucu akışkanların kullanılmasıdır.
Organik Rankine çevrimi ile ilgili literatürde yapılan bazı çalışmamalarda: Yamamoto vd. yaptıkları
çalışmada düşük sıcaklık ısı kaynaklarının kullanımı için, düşük kaynama noktasına sahip organik bir
akışkan kullanmışlardır. Yapılan çalışmada kullanılan akışkan olan HCFC-123’ün, geleneksel bir akışkan
olan sudan daha yüksek bir güç verdiği ileri sürülmüştür. Elde edilen deneysel sonuçlara göre HCFC123’ün çevrim performansını büyük ölçüde artırdığı gözlemlenmiştir. Ayrıca bu çalışmada deneme
amaçlı kullanım için yapılan türbin iyi bir performans göstermiştir.[2] Saleh vd. düşük sıcaklıklı ORC
sistemleri üzerine çalışmışlar ve akışkan olarak alkanlar, florlu alkanlar, eterler ve florlu eterler
kullanılmışlardır. ORC çevriminde en çok 20 bar ile sınırlı basınçlarda jeotermal enerji santralleri için
100 ile 3010C sıcaklık aralıklarında çalışmışlar, ancak bazı durumlarda süper kritik basınçları da göz
önünde bulundurmuşlardır. Termal verimleri farklı tipteki çevrimler ile karşılaştırmışlardır.[3] Delgado
vd. güneş enerjisi ile çalışan ORC ile ters ozmos (RO)’ nun ortak kullanımı üzerine çalışmışlardır.
Çalışmada güneş enerjili ORC’nin ihtiyaç duyduğu termal enerji sabit güneş kolektörleri yoluyla temin
edilmiştir. Çalışmada güneş sisteminde acı ve tatlı deniz suyu kullanılmış ve ters ozmos teknolojisinden
yararlanılarak ORC’nin termoekonomik analizini yapmışlardır.[4] Arslan ve Yetik, Simav çalışma
sahasında süper kritik ORC ile jeotermal güç santralinin Artifical Neural Network (ANN) tabanlı
optimizasyonu üzerine çalışılmışlardır. Bu çalışmada ANN üç farklı varyantı olan geri yayılım öğrenme
algoritması kullanılmıştır. Bulunan en uygun algoritmalar: 1. Tip için LM 16, 2. Tip için ise LM 14 dür.
Akışkan olarak R744 kullanılarak 80 - 130 0C ile 12 MPa basınçta 64.2 Mw güç elde edilmiştir.[5]
Quoilin vd., tarafından atık ısı geri kazanım uygulamasında küçük ölçekli bir ORC’nin hem ekonomik
hem de termodinamik optimizasyonu incelenmiştir. Çalışmada farklı akışkan ve farklı bileşenlerin
boyutları ile çevrim performansını önceden tahmin edebilen bir ORC boyutlandırma modeli önerilmiştir.
Akışkan olarak; R245fa, R123, n-bütan, n-pentan ve R1234yf ve solkatherm kullanılmıştır. Sonuçlar aynı
akışkan için, hedeflenen ekonomik karlılık, termodinamik verimlilik yönünden incelenmiş ve buharlaşma
sıcaklıkları açısından farklı en uygun çalışma koşullarına yol açtığı belirlenmiştir.[6]
Stoppato, farklı çalışma stratejileri için Asiago (İtalya) da kurulmuş yeni bir tesisin enerjik ve ekonomik
analiz sonuçlarını incelemiştir. Tesis bir kereste fabrikasından gelen atıklarla beslenen iki kazandan
oluşmuştur. Bunlardan biri merkezi ısıtma şebekesine doğrudan sıcak su, diğeri ise ORC için ısı kaynağı
sağlamaktadır. ORC tesisinin elektriksel çıkış gücü 1.25 Mw ve ısıl kapasitesi 5.3 Mw mertebesindedir.
Çalışmada ayrıca emisyonlar da değerlendirilmiş ve önceki değerlerle kıyaslanmıştır.[7] Literatür
çalışmalarından anlaşıldığı gibi aracı akışkan olarak R410a akışkanın kullanıldığı çalışmalar
görülmemektedir.
Bu çalışmada güneş çanaklı ORC’nin termodinamik analizi yapılmıştır. Aracı akışkan olarak R-410a
kullanılmıştır. R-410a seçilmesinin sebebi kritik sıcaklık ve basıncının yüksek olması, zararlı çevresel
etkilerin bulunmaması ve bu akışkanla ilgili literatür de çok fazla çalışma olmadığındandır. Güneş enerjili
çanak sisteminde odağa yerleştirilen kazana gelen güneş enerjisinin kazandaki ısı transfer yağını ısıtması
ve buradan ORC sisteminde dolaşan R410a ya ısısını aktarması suretiyle türbine giren akışkanın sıcaklığı
ve basıncı sağlanmıştır.
40
F.YILMAZ, R.SELBAŞ, M.T. BALTA
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
2.GÜNEŞ ÇANAKLI ORGANİK RANKİNE SİSTEMİ
Güneş çanaklı ORC, bir güneş çanağı, kazan (ısı değiştirici), türbin, kondenser ve sıvı pompasından
meydana gelmektedir. Bu sistemde dolasan akışkan R410a akışkanıdır. Kazan içerisinde ise ısı transfer
yağı bulunmaktadır. Sistemin tesisat şeması Şekil 1’de verilmiştir.[8] Şekil 2‘de güneş çanaklı ORC
sisteminin P-h diyagramı verilmiştir.
Isı Değiştirici
3
Buhar
Türbini
Yoğuşturucu
4
2
Pompa
6
1
Şekil 1. Güneş çanaklı organik rankine çevrimi tesisat şeması
41
5
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Güneş Enerjisi Destekli Organik Rankine Çevriminin Ekserji Analizi
R410A
3
10
2
P [bar]
10
2
3
50°C
1
10
4
7,08°C
1
-9,38°C
0,2
0
10
100
150
200
0,4
0,6
250
0,8
300
350
h [kJ/kg]
400
450
500
Şekil 2. Güneş çanaklı ORC sisteminin P-h Diyagramı
Sistemin birinci ve ikinci kanun analizi için sistemdeki kabuller aşağıda verilmiştir.
Pompa giriş basıncı 10-20 Bar
Pompa izantropik verimi 0.90
Kazan sıcaklığı 50-75 0C
Türbin verimi 0.80-0.90
Akışkan R-410a
Pompa çıkış basıncı 30-45 Bar
Pompa verimi 0.80-0.90
Türbin izantropik verimi 0.90
Kondenser hava soğutmalı
Akışkan debisi 100 g/sn
Şekil 1’de görüldüğü gibi güneş den gelen enerjiyi toplamak için 105 cm yarıçapında güneş çanağı
kullanılmıştır. Yüzey alanı 3.64 m2 ‘dir. 2.10 m çapındaki çanağın üzeri paslanmaz özelliği olan Cr-Ni
(Krom-Nikel) parlak saç ile kaplıdır. Güneş enerjisi sisteminin yoğunlaştırma oranı 7.056’dır.
Çizelge 1. ORC Sisteminde Kullanılan R410a Soğutucu Akışkanın Fiziksel Özellikleri
Molekül ağırlığı
1 Barda kaynama
sıcaklığı
Kritik sıcaklık
Kritik basınç
Doymuş buhar oranı
Buhar durumunda ısı
iletkenliği (250C de)
Birimi
Kg/kmol
0
C
0
C
Bar
W/mK
R-410a
72,6
-51,6
70,2
47,7
1,55
0,0165
Bu sistemde için güneş çanağına gelen enerji miktarı hesaplamasında Isparta ilinin Temmuz ayı güneş
radyasyon ortalaması alınmıştır. Çizelge 2’ de Isparta ili için Temmuz ve Ağustos ayları için Isparta
şartlarında güneş çanak sistemine gelen güneş radyasyon miktarına bağlı olarak kazan çıkış sıcaklık
değişimi verilmiştir. Bu değerler Meteoroloji Genel Müdürlüğünden alınmıştır. Çanağa gelen enerji ve
kazana aktarılan enerji miktarının bulunmasında geometrik kayıplar % 20 olarak kabul edilmiştir.
42
F.YILMAZ, R.SELBAŞ, M.T. BALTA
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Çizelge 2. Temmuz ve Ağustos ayları için Isparta şartlarında güneş çanak sistemine gelen güneş
radyasyon miktarına bağlı olarak kazan çıkış sıcaklık değişimi
Gün
(Tem.- Ağus.)
Kazana gelen
enerji (W)
Kazan çıkış
sıcaklığı (0C)
1. gün
Güneşten gelen
ortalama günlük
ışınım değerleri
(W/m2 )
754,17
2351,222
59,68
2. gün
750,87
2340,91
59,55
3. gün
812,14
2531,94
61,96
4. gün
741,25
2310,94
59,17
5. gün
757,81
2362,56
59,83
6. gün
714,80
2228,47
58,13
7. gün
790,94
2465,83
61,13
8. gün
877,68
2736,27
64,54
9. gün
794,60
2477,26
61,27
10. gün
723,28
2254,92
58,47
1. gün
804,86
2509,25
61,68
2. gün
791,04
2466,16
61,13
3. gün
766,363
2389,21
60,166
4. gün
741,75
2312,49
59,19
5. gün
686,26
2139,51
57,01
6. gün
729,30
2273,68
58,70
7. gün
696,75
2172,18
57,42
8. gün
669,26
2086,49
56,34
9. gün
654,52
2040,55
55,76
10. gün
674,137
2101,69
56,53
Sistemin ekserji ve enerji hesaplamalarında Engineering Equation Solver (EES) adlı bilgisayar programı
kullanılmıştır. Bu program termodinamik ve ısı transferi çözümleri için denklemlerin yazılmasına olanak
sağlamakta ve analiz yapmakta kolaylık sağlamaktadır.
Ekserji hesaplamaları için kullanılan denklem 2.1’ de verilmiştir. Bu denklemde kinetik, potansiyel ve
kimyasal ekserjiler ihmal edilerek kararlı bir haldeki kontrol hacmi için uygulanmıştır [9].
̇
̇
∑
̇
∑
̇
̇
(2.1)
43
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Burada ̇ ve ̇
sıcaklığını ve ̇
Güneş Enerjisi Destekli Organik Rankine Çevriminin Ekserji Analizi
sırasıyla ısının ve işin birim zamandaki ekserjilerini, e özgül ekserjiyi,
entropi üretimini temsil etmektedir.
̇
referans
(2.2)
̇
̇(
̇
̇
)
(2.3)
(2.4)
Burada T yüzey sıcaklığını göstermektedir. Ekserjinin kütle debisine oranı olarak tanımlanan özgül
ekserji (termomekaniksel veya akış ekserjisi) herhangi bir durum (T, P) ile çevrenin sadece sıcaklığı (T 0)
ve basıncı (P0) ile dengede olan bir durum arasındaki ekserjidir [9].
(
)
(
)
(2.5)
̇
(2.6)
Sistemin ekserji hesaplamalarında denklem 2.5 kullanılmıştır. Denklem 2.5’ de kinetik ve potansiyel
enerjiler ihmal edilmiştir. ORC sistemindeki tüm elemanlarının tersinmezliklerinin hesaplanabilmesi için,
her bir sistem elemanına giren ve çıkan ekserji miktarlarının hesaplanması gerekir.
̇
∑ ̇
∑
̇
∑
̇
̇
(2.7)
Şekil 1’deki Güneş çanaklı organik Rankine çevriminin tüm elemanlarının tersinmezliklerinin
hesaplamasında denklem 2.7 kullanılmıştır. Rankine çevrimin ısıl verimi denklem 2.8 ile hesaplanmıştır.
Bu hesaplamalarında pompa ve türbin adyabatik olarak kabul edilmiştir.
(2.8)
(2.9)
3. TARTIŞMA VE SONUÇLAR
Bu sistemde hesaplamalarda Isparta ili güneş enerjisi verileri kullanılmıştır. Isparta ili için temmuz ayında
en yüksek güneş enerjisi radyasyon değeri olan 950 W/m2 alınmıştır. Sistemin birinci ve ikinci yasa
analizleri buna göre yapılmıştır. Kazan çıkış sıcaklığımız 50-80 0C ve türbin giriş basıncı ise 20-30 bar
arasında kabul edilmiştir. Bu değerlerin değişimine göre ısıl verim ve ikinci yasa verimlerinin nasıl
değiştiği incelenmiştir. Çizelge 3’de pompa giriş basıncı 10 bar ve çıkış basıncı 32 barda iken çevrimden
elde edilen ne iş 2,416 Kw olarak hesaplanmış ve çeşitli noktalardaki özellikleri verilmiştir.
44
F.YILMAZ, R.SELBAŞ, M.T. BALTA
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Çizelge 3. ORC sisteminin çeşitli noktalarındaki özellikleri (Wnet =2,416 Kw)
Numara
Akışkan
Sıcaklık(oC)
Basınç (Bar)
1
2
3
4
5
6
R410a
R410a
R410a
R410a
su
su
7,167
8,805
80
30
22
30
P4= 10 (Bar)
10
35
35
10
1
1
Entalpi
(Kj/Kg)
211
213,4
463,1
431,7
88.11
125.8
Entropi
(kj/kgK)
1,039
1,04
1,814
1,826
0.3104
0.4365
P4= 14 (Bar)
P4=18 (Bar)
P4= 20 (Bar)
Ekserjii
oranı (Kj/Kg
84,03
86,2
108,4
73,31
525.52
490.32
3
Türbin gücü (kW)
2,5
2
1,5
1
0,5
28
30
32
34
36
38
Türbin giriş basıncı (Bar)
40
42
Şekil 3. Türbin giriş basıncına göre türbin gücü
Şekilde 3’de türbin giriş basıncına göre türbin gücünün değişimi görülmektedir. Şekil 3’de akışkan debisi
0,1 Kg/s ve kazan sıcaklığı 70 oC ve türbin verimi 0,80 olarak kabul edilmiştir. Türbin giriş basıncının
artması sonucunda türbin gücünün de arttığı görülmüştür.
45
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Güneş Enerjisi Destekli Organik Rankine Çevriminin Ekserji Analizi
0.12
0.11
0.1
Isıl
verim
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
50
55
60
65
70
75
80
0
Kazan sıcaklığı ( C)
Şekil 4. Kazan sıcaklığına göre ısıl verim
Şekilde 4’de kazan sıcaklığına göre sistemin ısıl verim değişimi görülmektedir. Şekil 4’de kazan basıncı
20 bar iken kazan sıcaklığını 50-80 0C arasında değiştirdiğinde sistemin ısıl veriminde arttığı
görülmüştür. Akışkanın kritik sıcaklık değerine yaklaştıkça ısıl veriminde ani değişmeler görülmüştür. Bu
sistemde yaklaşık 72 0C de %11 ısıl verim elde edilmiştir.
0.102
0.1
Isıl verim
0.098
0.096
0.094
0.092
34
36
38
40
Türbin giriş basıncı (Bar)
42
44
46
Şekil 5. Türbin giriş basıncına göre ısıl verim
Şekil 5’de Türbin giriş basıncına göre sistemin ısıl veriminin değişimi görülmektedir. Kazan sıcaklığını
70 0C de türbin verimi 0,80 iken sistemin ısıl veriminin türbinin giriş basıncına göre değişimi
incelenmiştir. Türbin giriş basıncının artmasıyla ısıl verimin arttığı görülmektedir.
46
F.YILMAZ, R.SELBAŞ, M.T. BALTA
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Bu sistemde kazan sıcaklığı 70 0C, pompa giriş basıncı 10 bar, pompa çıkış basıncı 35 bar iken sistemin
birinci yasa verimi (ısıl verim) yaklaşık olarak % 11 olduğu görülmekte olup, kazan sıcaklığının artması
sonucunda sistemin ısıl veriminin de arttığı anlaşılmaktadır.
0.72
0.7
Sistemin ekserji verimi
0.68
0.66
0.64
0.62
0.6
0.58
0.56
30
32
34
36
38
40
42
44
46
Türbin giriş basıncı (Bar)
Şekil 6. Türbin giriş basıncına göre sistemin ekserji verimi
Kazan sıcaklığı 70 (0C), pompa verimi 0,80 türbin çıkış basıncı 10 (Bar)’da türbin giriş basıncını 30-45
(Bar) arasında değiştirildiği zaman sistemin ekserji veriminin arttığı görülmektedir. Sistemde kullanılan
akışkan olan R-410a nın kritik basıncı olan 47 Bar a yaklaştıkça verim eğrisi sabitlenmeye doğru
gitmektedir. Sistemin verimi 45 Bar da % 10 olarak hesaplanmıştır. Türbin giriş basıncı arttıkça
sistemin ekserji verimi de artmaktadır.
47
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Güneş Enerjisi Destekli Organik Rankine Çevriminin Ekserji Analizi
0,8
4,5
Sistemin ekserji verimi
Sistemin ekserji verimi
4
0,7
3,5
3
0,6
2,5
0,5
60
70
Toplam tersinmezlik (kW)
Toplam tersinmezlik (kW)
2
90
80
Kazan sicakligi (oC)
Şekil 7. Kazan çıkış sıcaklığına göre sistemin ekserji verim ve toplam tersinmezlik değişimi
Pompa çıkış basıncı 35 Bar’da kondenser sıcaklığı 30 oC de iken kazan sıcaklık değişime ile sistemin
ekserji verim değişimi ve toplam tersinmezlik değişimi Şekil 7’de verilmiştir. Sistemde kazan basıncı
sabit iken kazan çıkış sıcaklığı arttırıldığında sistemin ekserji veriminin düştüğü aynı zamanda da
toplam tersinmezlik değerinin arttığı görülmüştür.
3
2,54
2,5
2
1,5
0,88
1
0,68
0,5
0,04
0
Pompa
Kazan
Türbin
Tersinmezlik (kW)
Kondenser
Şekil 8. Sistem elemanlarının tersinmezlik değerleri
Şekil 8’de kazan sıcaklığı 80 oC ve kondenser çıkış sıcaklığı 30 oC ve pompa giriş ve çıkış basınçları
sabit iken sistem elemanlarının tersinmezlik değerleri verilmiştir. Sistem de en yüksek tersinmezlik
kazanda en düşük tersinmezlik ise pompa kısmında olduğu görülmektedir.
48
F.YILMAZ, R.SELBAŞ, M.T. BALTA
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
5. SONUÇLAR
Ülkemizdeki yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlisi güneştir. Günümüzde kurutma, su ve mekân
ısıtma gibi alanlarda güneş enerjisi yaygın olarak kullanılsa da enerji üretim amaçlı güneş enerjisi
teknolojilerinin kullanılması sağlanamamıştır. Ülkemizdeki enerji ihtiyacı göz önüne alındığında güneş
enerjisi teknolojisi geliştirilerek, bu enerjiyi ihtiyaç olan diğer enerjilere çevirecek makineler üzerinde
yapılan çalışmaları yaygınlaştırmak gerekmektedir.
Bu çalışmada güneş çanak sistemi ile ORC’in Isparta için termodinamik yönden incelenmiştir. Sistemin
her bir kademesinin enerji ve ekserji verimi hesaplanmıştır. Akışkan olarak R-410a akışkanı seçilmiştir.
Güneş den gelen enerji miktarı 950 W/m2 olarak alındığı zaman kazan çıkışında yaklaşık olarak 68 (0C)
sıcaklık elde edilmiştir. Türbin giriş basıncımız 45 (Bar), türbin çıkış basıncımız 10 (Bar) çevre sıcaklığı
21 (0C) ‘de bu sistemin ısıl verimi % 10 ekserjetik verimi % 70 olarak hesaplanmıştır.
Sistemde en yüksek tersinmezlik değeri kazanda en düşük tersinmezlik değeri ise pompa kısmında
görülmüştür. Kazan sıcaklığının artması ile sistemin ekserji veriminde düşüş gözlemlenmiştir. Sistemin
ekserji verimi % 55-75 arasında değişmiştir.
Sonuç olarak Organik Rankine Çevrimleri düşük sıcaklıklarda elektrik üretimi sistemleri için vazgeçilmez
bir sistemdir. Son yıllarda bu alanda ilgili çalışmalar her geçen gün daha da artmaktadır. Bu sistemlerin
tercih edilmesinin en büyük sebeplerinden birisi diğer güç çevrimlerine göre çevre sorunu yok denecek
kadar az olmasıdır.
SEMBOLLER (LIST OF SYMBOLS)
ORC
Organik Rankine Çevrimi
E
ekserji oranı
m
kütle (g/s)
s
entropi
h
entalpi
verim
Alt indis
Q
ısı
W
iş
t
türbin
p
pompa
ex
ekserji
g
giren
ç
çıkan
0
çevre hali
49
Teknolojik Araştırmalar: MTED 2015 (12) 39-50
Güneş Enerjisi Destekli Organik Rankine Çevriminin Ekserji Analizi
KAYNAKLAR
1. Erduranlı, P. 1997, Enerji Santralına Ekserji Analizinin Uygulanması. Zonguldak Karaelmas
Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 115s, Zonguldak.
2. Yamamoto, T., Furuhata, T., Arai, N., Mori, Koichi., 2001. Design and testing of the Organic Rankine
Cycle. Energy, 260, 239–251.
3. Saleh, B., Koglbauer, G., Wendland, M., Fischer, J., 2007. Working fluids for low-temperature
Organic Rankine cycles. Energy, 32, 1210-1221.
4. Delgado-torres, A. M. and Rodríguez, L.G., 2010. Analysis and optimization of the low-temperature
solar Organic Rankine cycle (ORC). Energy Conversion and Management, 51, 2846–2856.
5. Arslan, O. and Yetik, O., 2011. ANN based optimization of supercritical ORC-Binary eothermal
power plant: Simav case study. Applied Thermal Engineering, 31, 3922-3928
6. Quoilin, S., Declaye, S., Tchanche, B. F., Lemort, V., 2011. Thermo-economic optimization of waste
heat recovery Organic Rankine Cycles. Applied Thermal Engineering, 31, 2885-2893.
7. Stoppato, A., 2011. Energetic and economic investigation of the operation management of an Organic
Rankine Cycle cogeneration plant. Energy, 36, 1-7
8. Yılmaz, F., Güneş çanaklı organik Rankine çevriminin Isparta şartlarında incelenmesi, Yüksek
Lisans tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013.
9. Kızılkan, Ö., 2008. Alternatif Soğutucu Akışkanlı Değişken Hızlı Kompresörlü Bir Soğutma
Sisteminin Teorik Ve Deneysel İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,
Doktora Tezi, 112s, Isparta.
50