Search

Bu çalışmada, sıvı hidrojen üretimi için geliştirilen jeotermal enerji kaynaklı ve alt modül olarak sırasıyla ORC sistemi, yüksek sıcaklıklı elektroliz, absorbsiyonlu soğutma ve hidrojen sıvılaştırma çevrimlerinden oluşan kapsamlı, çok fonksiyonlu bir sistem modellenmiş, modellenen sistemin termodinamik optimizasyonu ve eksergoekonomik analizleri gerçekleştirilmiştir. Sıvı hidrojen üretimi için modellenen sistemin termodinamik performansı ORC sistemlerinde kullanılan farklı soğutucu akışkanlar (R123, R245fa, R601, n-Hexane) için farklı buharlaştırıcı sıcaklıklarında (100⁰C-150⁰C) incelenmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında farklı sıvılaştırma çevrimleri ve absorbsiyonlu soğutma sisteminde kullanılan eriyik çiftleri dikkate alınarak hidrojen üretim sistemi için altı farklı model oluşturulmuştur. Modellerin enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiş, sıvı hidrojen üretim performansları karşılaştırılmış ve sistem için optimum çalışma parametreleri belirlenmiştir. Optimum çalışma şartları için eksergoekonomik analizler gerçekleştirilmiş ve sistemi oluşturan komponentlerin eksergoekonomik performansları değerlendirilmiştir. Oluşturulan tüm modeller birlikte ele alındığında, ön soğutmalı Claude sıvılaştırma sisteminin kullanıldığı ve absorbsiyonlu soğutma çevriminde NH3-H2O eriyik çiftinin tercih edildiği Model 2’nin termodinamik performansının diğer modellere kıyasla daha yüksek olduğu ve hidrojen üretim miktarı açısından ise daha kullanılabilir olduğu belirlenmiştir. Sabit çalışma şartlarında, soğutucu akışkan ve buharlaştırıcı sıcaklığına bağlı olarak Model 2’de üretilen hidrojen miktarı maksimum 0,18049 kg/s olarak hesaplanmış, enerji ve ekserji verimi ise sırasıyla maksimum %11,56 ve %35,09 olarak belirlenmiştir. 150⁰C buharlaştırıcı sıcaklığı ve n-Hexane için Model 2’nin eksergoekonomik analizleri gerçekleştirilmiş ve elektroliz ünitesi 441,206 USD/h ile en yüksek yatırım maliyetine sahip komponent olmuştur. Ayrıca sistemde, ekserji yıkım maliyeti en yüksek olan komponentin 61,206 USD/h maliyet ile Claude sıvılaştırma sistemindeki (2) numaralı eşanjör olduğu belirlenmiştir. Sıvılaştırılan hidrojenin birim ekserji maliyeti 11,277 USD/GJ olarak hesaplanmıştır. In this study, a comprehensive, multifunctional system consisting of ORC system, high temperature electrolysis system, absorption refrigeration system and hydrogen liquefaction system, developed for liquid hydrogen production, aided from geothermal energy, was modeled and thermodynamic optimization and exergoeconomic analyzes of the modeled system were performed. The thermodynamic performance of the system modeled for liquid hydrogen production was investigated at different evaporator temperatures (100⁰C-150⁰C) for different refrigerants (R123, R245fa, R601, n-Hexane) used in ORC systems. In addition, within the scope of the study, six different models were created for the hydrogen production system by considering the different liquefaction cycles and the solution pairs used in the absorption refrigeration system. Energy and exergy analyze of the models were performed, liquid hydrogen production performances were compared, and optimum operating parameters were determined for the system. Exergoeconomic analysis were performed for optimum operating conditions, and the exergoeconomic performances of the components that made up the system were evaluated. Considering all created models, it was determined that the thermodynamic performance of Model 2, in which the precooled Claude liquefaction system is used and the NH3-H2O solution pair is preferred in the absorption refrigeration cycle, was higher than the other models and more usable in terms of the amount of hydrogen production. Under constant operating conditions, the amount of hydrogen produced in Model 2 depending on the refrigerant and evaporator temperature was calculated as maximum 0,18049 kg/h, the energy and exergy efficiency was determined as 11,56% and 35,09% respectively. Exergoeconomic analysis of Model 2 for 150⁰C evaporator temperature and n-Hexane was performed and the electrolysis unit became the component with the highest investment cost with 441,206 USD/h. Furthermore, it was determined that the component with the highest exergy destruction cost in the system was the heat exchanger (2) in the Claude liquefaction system with a cost of 61,206 USD/h. The unit exergetic cost of liquefied hydrogen was calculated as 11,277 USD/GJ.

WOS:000461154100006 Organic Rankine Cycle (ORC) is a system that uses working fluids with hydrocarbon components instead of water and generates power from the heat recovery of different heat sources. In this study, the exergy analysis of a simple ORC, which produces electrical energy with the help a geothermal source (125 degrees C), was performed. R123, R152a, R245fa and R600a were determined as the fluids to be used in the Cycle. In this analysis, which was carried out according to the pinch point temperature differences (5-20 degrees C) in the evaporator, the exergy performance of the cycle components was evaluated for the geothermal resource unit flow rate and the variation of the exergy efficiency of the system was calculated. With the increase of the pinch point temperature difference in the evaporator, the decrease of the system's exergy efficiency became maximal (11.7%) with the use of R152a as a refrigerant and the loss in the system's exergy efficiency became minimal (9.03%) with the use of R123 as a refrigerant.

Türkiye gibi dış ortam sıcaklıklarının geniş bir aralıkta değişkenlik gösterdiği ülkelerdeki binalarda, kış aylarında ısı kayıplarını, yaz aylarında ise ısı kazançlarını azaltmak için yapılan yalıtım uygulamalarının önemi her geçen gün artmaktadır. Yapılan yalıtım uygulamalarında su buharı hareketlerinin göz önüne alınması yoğuşma riski açısından oldukça önemlidir. Yoğuşma veya terleme olarak adlandırılan bu olay, malzemelerin zarar görmesi, mukavemetin azalması ve toplam ısı transfer katsayısının yükselmesi nedeniyle ısı kayıplarının artması gibi istenmeyen sonuçlar doğurur. Bu çalışmada dıştan yalıtımlı duvar tipi seçilmiş ve Bitlis ili için yapılan yalıtım uygulamasında yoğuşma riski dikkate alınarak, aylara göre gerekli minimum yalıtım kalınlıkları hesaplanmıştır. Yoğuşma riskinin en fazla olduğu ve bu nedenle yoğuşmayı önlemek için gereken yalıtım kalınlığının maksimum olduğu ay olarak şubat ayı belirlenmiştir. Yapı elemanındaki ısı ve kütle transferi hesaplamaları, farklı iç ortam sıcaklıkları ve bağıl nem koşulları için yapılmıştır. Belirlenen çalışma şartlarında, şubat ayı için gerekli minimum yalıtım kalınlığı yaklaşık 0,104 m olarak hesaplanmıştır. In buildings which are located in countries where external ambient temperatures vary in a wide range, such as Turkey, the importance of insulation applications are increasing day by day in order to reduce the heat losses in winter months and the heat gains in summer months. Consideration of water vapor motion in the insulation applications is very important in terms of the risk of condensation. This phenomenon, which is called condensation or sweating, results in undesirable outcomes such as damage to the materials, reduced strength and increased heat losses due to increased overall heat transfer coefficient. In this study, the externally insulated wall type was chosen and the required minimum insulation thickness was calculated according to months considering the risk of condensation in the insulation application for Bitlis province. It was determined February as a month in which the condensation risk is the greatest and therefore the required insulation thickness is maximum to prevent condensation. Heat and mass transfer calculations within the structural component were performed with respect to various indoor temperature and relative humidity values. In the specified working conditions, the required minimum insulation thickness was calculated as 0,104 m for February.

Bu tez çalışmasında yoğuşma dikkate alınarak bina dış duvarlarında kullanılacak ısıl yalıtım kalınlığının optimizasyonu yapılmıştır. Bina yapı elemanı içerisinde yoğuşmanın başlamaması için gerekli minimum yalıtım kalınlığı belirlenmiştir. Yapı elemanında ısı ve kütle transferi hesaplamaları, farklı iç-dış ortam sıcaklığı ve bağıl nem koşulları için yapılmış ve sonuçlar grafik yardımıyla aktarılmıştır. Genel olarak, gerekli yalıtım kalınlığı iç ortam sıcaklığı ve bağıl neminin artmasıyla artarken, dış ortam sıcaklık ve bağıl neminin artmasıyla azalmaktadır. Duvar yapı malzemesinden geçen su buharı miktarı ise iç ve dış koşulların yanı sıra kullanılan yalıtım kalınlığıyla da değişmektedir. In this study, condensation has been taken in to consideration to optimize for the thickness of the thermal insulation which is essential for external walls. In order not to start condensation inside the building, minimum thickness of insulation is calculated. Heat and mass transfer in building material has been calculated for internal-external temperature and relative humidity conditions and results has been shown with graphics.When there is increased in internal temperature and relative humidity, the thickness of insulation also increased. However, when there is increased in external temperature, the thickness of insulation decrease. The amount of water vapor transfer changes not only according to internal-external conditions but also the thickness of insulation. 49

WOS:000543104900020 This paper investigates the factors affecting the optimum insulation thickness and its pay-back period, such as heating and cooling energy requirements of building, lifetime, present worth factor, costs of insulation material and installation, costs of energy sources for heating and cooling, heating and cooling system efficiencies, and solar radiation. For this purpose, by considering two cities characterizing the hot and cold climatic conditions, the optimum insulation thickness and its payback period have been calculated and a detailed parametric analysis has been carried out. To achieve practical results, the ranges of the parameters considered in the study include the values typically reported in the literature. The variations in the optimum insulation thickness and the pay-back period with all parameters are presented in graphical form. Finally, order of importance and contribution ratios of the examined parameters on the optimum insulation thickness are determined with the help of Taguchi method. It is found that heating degree-days is the most efficient parameter on the optimum insulation thickness with an impact ratio of 27.33% of the total effect while the least efficient parameter is the efficiency of heating system with an impact ratio of 3.21%.