Bu tez çalışmasında bir ORC (Organik Rankine Çevrimi) sisteminin tasarımı, termodinamik analizleri, prototip imalatı ve deneysel olarak testleri gerçekleştirilmiştir. Isı kaynağı olarak, gaz türbinli enerji santrallerinde kullanılan türbin yataklarının soğutulması için kullanılan ve 77 – 89 oC sıcaklık aralığında türbinden çıkan yağın ısısı kullanılmıştır. Bu çalışmada, ORC sistemi ile hem türbin yatakları soğutulmakta hem de elektrik enerjisi üretilmektedir. Deneylerde, çevrim akışkanı olarak R134a kullanılmış, farklı basınç, sıcaklık ve hacimsel debi değerlerinde türbin gücü ve sistemin ısıl verimi belirlenmiştir. Buna göre, yaklaşık 80°C ısı kaynağı sıcaklığı ve 3,8 lt/dak çevrim akışkanı debisi için expander (türbin) 'in maksimum net güç çıkışı 1,2 kW olarak belirlenmiştir. ORC sistemi üzerinde yapılan tüm deneysel çalışmalar sonucunda, 79,4 °C ısı kaynağı sıcaklığı ve 3,8 lt/dak akışkan debisi değerinde en yüksek ısıl verim, %8,7 olarak elde edilmiştir. Bu şartlarda ise, türbinin genişleme oranı (Basınç oranı, rt) 1,64 olarak elde edilmiştir. Maksimum Elektrik enerji ORC sisteminden, 87,7 °C ısı kaynağı sıcaklığı ve 3 lt/dak, 0,336 kW üretilmiştir. Termodinamik analizlerde, EES (Engineering Equation Solver) yazılımından yararlanılmıştır. Anahtar Kelimeler: ORC, Scroll Expander (Türbin), Elektrik Enerji Üretmek, Atık Isı, Çalışma Akışkan, Yatak Yağı.
In this thesis, an ORC (Organic Rankine Cycle) system design, thermodynamic analysis, prototype manufacturing and experimental tests have been carried out. The hot oil released from bearings of the gas turbine power plants at a temperature range of 77-89 ℃ after used to cool the turbine bearings, this oil temperature is assumed as a heat source. In this study, both the turbine oil bearings are cooled and the electric energy is generated by the ORC system. In the experiments, R134a was used as a working fluid and the turbine power and the thermal efficiency of the system were determined for different pressures, temperatures and volumetric flow rates. Accordingly, at a heat source 80° C approximately and volumetric flow rate 3,8 lt / min for the refrigerant (R134a) the maximum net output power from the expander (turbine) was calculated as 1,2 kW. As a result of all the experimental work done on the ORC system, the highest thermal efficiency was obtained as 8,7% at the heat source temperature 79,4 ° C and volumetric flow rate 3,8 lt / min. In these conditions, the expansion ratio of the turbine (pressure ratio, rt) is 1,64 were calculated. The maximum electrical energy 0,336 KW produced from the ORC system with a heat source temperature of 87,7℃ and volumetric flow rate 3 lt/min that obtained. In thermodynamic analysis for ORC system, Engineering Equation Solver (EES) program was used. Keywords: ORC, Scroll Expander (Turbine), Electric Energy Production, Waste Heat, Working Fluid, Oil Bearings.
Tez (Yüksek Lisans) - Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, 2018.
Kaynakça var.
Bu tez çalışmasında bir ORC (Organik Rankine Çevrimi) sisteminin tasarımı, termodinamik analizleri, prototip imalatı ve deneysel olarak testleri gerçekleştirilmiştir. Isı kaynağı olarak, gaz türbinli enerji santrallerinde kullanılan türbin yataklarının soğutulması için kullanılan ve 77 – 89 oC sıcaklık aralığında türbinden çıkan yağın ısısı kullanılmıştır. Bu çalışmada, ORC sistemi ile hem türbin yatakları soğutulmakta hem de elektrik enerjisi üretilmektedir. Deneylerde, çevrim akışkanı olarak R134a kullanılmış, farklı basınç, sıcaklık ve hacimsel debi değerlerinde türbin gücü ve sistemin ısıl verimi belirlenmiştir. Buna göre, yaklaşık 80°C ısı kaynağı sıcaklığı ve 3,8 lt/dak çevrim akışkanı debisi için expander (türbin) 'in maksimum net güç çıkışı 1,2 kW olarak belirlenmiştir. ORC sistemi üzerinde yapılan tüm deneysel çalışmalar sonucunda, 79,4 °C ısı kaynağı sıcaklığı ve 3,8 lt/dak akışkan debisi değerinde en yüksek ısıl verim, %8,7 olarak elde edilmiştir. Bu şartlarda ise, türbinin genişleme oranı (Basınç oranı, rt) 1,64 olarak elde edilmiştir. Maksimum Elektrik enerji ORC sisteminden, 87,7 °C ısı kaynağı sıcaklığı ve 3 lt/dak, 0,336 kW üretilmiştir. Termodinamik analizlerde, EES (Engineering Equation Solver) yazılımından yararlanılmıştır. Anahtar Kelimeler: ORC, Scroll Expander (Türbin), Elektrik Enerji Üretmek, Atık Isı, Çalışma Akışkan, Yatak Yağı.
In this thesis, an ORC (Organic Rankine Cycle) system design, thermodynamic analysis, prototype manufacturing and experimental tests have been carried out. The hot oil released from bearings of the gas turbine power plants at a temperature range of 77-89 ℃ after used to cool the turbine bearings, this oil temperature is assumed as a heat source. In this study, both the turbine oil bearings are cooled and the electric energy is generated by the ORC system. In the experiments, R134a was used as a working fluid and the turbine power and the thermal efficiency of the system were determined for different pressures, temperatures and volumetric flow rates. Accordingly, at a heat source 80° C approximately and volumetric flow rate 3,8 lt / min for the refrigerant (R134a) the maximum net output power from the expander (turbine) was calculated as 1,2 kW. As a result of all the experimental work done on the ORC system, the highest thermal efficiency was obtained as 8,7% at the heat source temperature 79,4 ° C and volumetric flow rate 3,8 lt / min. In these conditions, the expansion ratio of the turbine (pressure ratio, rt) is 1,64 were calculated. The maximum electrical energy 0,336 KW produced from the ORC system with a heat source temperature of 87,7℃ and volumetric flow rate 3 lt/min that obtained. In thermodynamic analysis for ORC system, Engineering Equation Solver (EES) program was used. Keywords: ORC, Scroll Expander (Turbine), Electric Energy Production, Waste Heat, Working Fluid, Oil Bearings.