Search

In this study, the waste heat loss of flue gases from the boilers of Kafkas University district heating system has been calculated between 6-8% according to the combustion analysis and the annual cost of this heat loss has been found as $58,658.79. In terms of energy efficiency and the national economy, we think that this lost energy should be recovered as much as possible and fuel and energy savings should be achieved. In the paper, the effects of variants such as air excess coefficient, flue gas temperature, boiler capacity and fuel consumption on the heat recovery from flue gas have been presented in detail. The heat recovery scenarios have been presented for reusing this waste energy for space heating, domestic hot water, and preheating combustion air and the applicability of these scenarios has been investigated in terms of thermodynamics and economics. According to the results of the study, in the second scenario examined to cover the domestic hot water need of the guest house building, the energy savings of the scenario can be provided during 20 years of economic life is $122,820.83, and it has the highest savings income among the scenarios. In addition, it is possible to recover approximately 50% of the flue gas loss with thanks to the scenario. On the other hand, the third scenario of heating the boiler combustion air with waste heat is the easiest and most economical scenario because its payback period is only one year, and there are no extra excavation and pipe costs. © 2023 Gazi Universitesi Muhendislik-Mimarlik. All rights reserved.

As one of the main inputs and most important tool in production activities, energy is among inevitable means in achieving people's economic and social welfare. For this reason, it is necessary that the energy needs as a result of rising life standards and increasing population are met sufficiently, reliably and at affordable costs. While, the Pumped Hydroelectric Energy Storage (PHES) system, one of the renewable energy resources, was once planned to cover the peak energy demands, nowadays it can also be used for the purpose of storing energy. Prior to the use as a renewable energy resource, the PHES systems were generally operated at pump modes during nights. That is at times of low energy costs or low energy consumptions and operated at turbine modes during peak demands. However; nowadays PHES systems operate for storing renewable energy resources or depending on their settings within a day, they can operate in a pump or turbine mode at every hour of the day. And with this in mind, new projects are planned and carried out. Generally speaking, all developed countries are in need of PHES systems in their energy portfolios. Turkey is particularly in acute demand of these systems now than any time ever, parallel with the developments of nuclear energy plants and renewable energy resources. This study investigates the current and future positions of PHES systems in Turkey and in the word as a whole., Enerji toplumsal refahın sağlanması için gerekli araçlardan ve üretim faaliyetlerinin ana girdilerinden biri olarak, ekonomik ve sosyal kalkınmanın vazgeçilmez temel taşlarından biridir. Bu nedenle, endüstrideki gelişmelerin, yaşam standartlarındaki yükselişin ve artan nüfusun ihtiyaç duyduğu enerjinin yeterli, güvenilir ve düşük maliyetle sağlanması ve sunulması önemlidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santraller (PDHES) önceleri pik talebin karşılanması için planlanırken, şimdilerde enerjinin depolanması maksadıyla da planlanmaktadır. PDHES’ler yenilenebilir enerji kaynaklarından önce genel olarak geceleri yani enerjinin ucuz olduğu saatlerde veya enerjinin az kullanıldığı saatlerde pompa modunda, puant saatlerde veya enerjinin pahalı olduğu saatlerde de türbin modunda çalıştırılmaktaydı. Şimdi ise yenilenebilir enerji kaynaklarının depolanması veya gün içerisinde düzenlenmesine göre PDHES’ler günün her saatinde pompa ve türbin modunda çalışmaya başlamış ve bu maksatla da yeni yeni projeler planlanmakta ve inşa edilmektedir. Genelde tüm gelişmiş ülkelerin portföyünde bulunan PDHES’lere, özellikle ülkemizde nükleer santraller ve yenilenebilir enerji kaynaklarının gelişimine paralel olarak bugün her zamankinden daha çok ihtiyaç vardır. Bu çalışmada Dünyada ve Ülkemizde mevcut PDHES’ler ve gelecekteki durumları incelenmiştir.

Bu çalışmada kombi ve diğer yanma sistemleri için yarı küresel gözenekli metal matris yakıcı geliştirilmiştir. Burada konvansiyonel yanma sistemlerinde kullanılan seramik gözenekli ortam yerine gözenekli metal matris yakıcı kullanılmıştır. Geliştirilen yarı küresel gözenekli metal matris yakıcı yanma odasına yerleştirilerek deneysel çalışma yapılmıştır. Yakıcının değişik debilerdeki performansını ölçmek için farklı debilerde olmak üzere 4 deney yapılmıştır (0,048 kg/s, 0,075 kg/s, 0,105 kg/s and 0,125 kg/s). Deneylerde yarı küresel gözenekli metal matris yakıcının yüzeyinde sıcaklık 1174 K olarak ölçülmüştür. Çalışmada CO emisyon değerleri sınır değerin çok altında ve yanma verimi %99,2 olarak elde edilmiştir. Yanma işlemindeki iyileştirmeler sonucunda emisyon değerleri düşürülmüş, yakıt ve enerji tasarrufu sağlanmıştır., In this study, a semi-spherical porous metal matrix burner was developed for boiler combies and other combustion systems. Unlike the conventional ceramic porous medium, metal matrix has been used as porous medium. Experimental investigations on performance of the burner have been carried out. Burner was tested at four different flow rates (0,048 kg/s, 0,075 kg/s, 0,105 kg/s and 0,125 kg/s). Tests showed the temperature on the burner surface has reached up to 1174 K. Value of CO emission dropped under the limit values, and the value of 99,2% was obtained for the efficiency of combustion. As a result, because of excellent combustion, the emission values reduced, and the energy saving was obtained

Bu çalışmanın amacı, yoğuşmalı kombiler için çok geçişli kompakt ısı değiştiricisi ve sisteme uygun yarı küresel metal matrix yakıcının geliştirilmesidir. Solid works programı kullanılarak tasarlanan sistemin parçaları paslanmaz çelik sactan ticari firmalara imal ettirildi. Parçalar montaj edilerek deneysel çalışmaya tabi tutuldu. Geliştirilen çok geçişli kompakt ısı değiştirici içine yerleştirilen yarı küresel metal matrix yakıcının simülasyonu Ansys Fluent programı ile yapıldı. Teorik sonuçlar kombi üzerinde yapılan deneysel çalışma ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldı. Yapılan bu çalışmada yarı küresel metal matrix yakıcı ile açık ortamda 1274 K sıcaklık elde edildi. Tasarlanan yoğuşturucu ile egzoz gazından % 43' lik enerji geri dönüşümü sağlandı. CO emisyon değerleri sınır değerin % 77,5 altına indirildi. Yanma verimi % 99,2 olarak gerçekleşmesi sonucu yakıt ve enerji tasarrufu sağlandı., The aim of this study is to develope the multi transitive compact heat exchanger and the semi-spherical metal matrix burner for the combi boilers. The systems components designed by Solidworks programe and the designed components produced from satinless steel sheet by commercial companies. The produced components mounted and experimented. The simulation of the semi-spherical metal matrix burner inside the multi transitive compact heat exchanger is made by mean of Ansys Fluent programe. The results obtained are compared with exprimental data. With this study, the temperature reached at the semi-spherical metal matrix burner to 1274 K. The % 43 energy saved by recyling of exhaust gas by compact condenser unit. The CO emission decreased to the % 77,5 of limit values. The increase of combustion efficiency to the % 99,2 caused the fuel and energy saving.

IV ÖZET Yüksek Lisans Tezi HİBRİD GÜNEŞ KOLLEKTÖR İLE HİDROJEN ÜRETİM SİSTEMİ SİMÜLASYONTJ Muhammed Arslan OMAR Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman : Prof.Dr.Kemal ALTINIŞIK 2005,83 Sayfa Bu çalışmada hibrid güneş kollektör kullanılarak hidrojen üretilmesi amaçlandı. Bu amaçla hibrid güneş kollektör sistemini oluşturan elemanlar belirlendikten sonra,akış şeması çizildi. Hazırlana diyagrama uygun olarak temel termodinamik ve ısı transferi denklemlerinden yararlanarak, sisteme ait matematik model kuruldu. Borland Delphi 7 programlama dilinde sistemin simülasyonu yapıldı. Simüiasyonlar Konya, İstanbul ve Erzurum illerinin güneşlenme süreleri ve güneş ışınım değerleri göz önüne alınarak gerçekleştirildi. Hidrojen üretimi için Konya ilinin bu 3 il arasında en fazla güneşlenme süresine ve güneş ışınımına sahip olması nedeniyle, en uygun il olduğu belirlendi. Yapılan nümerik çalışmada hidrojen ve oksijen üretiminde basıncın etkisinin çok az, sıcaklığın ise önemli bir faktör olduğu görüldü. Anahtar sözcükler : Hidrojen üretimi, Oksijen üretimi, Hibrid kollektör V ABSTRACT Master thesis SIMULATION OF HYDROGEN PRODUCTION SYSTEM BY THE SOLAR HYBRID COLLECTOR Muhammed Arslan OMAR Selçuk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor : Prof.Dr.Kemal ALTTNIŞIK 2005,83 Page This study's aim is to produce hydrogen with a solar hybrid collector. For this reason after the necessary system components are found, the flow chart of the system is drawn. By using thermodynamic and heat transfer basic equalities, the mathematical model of the system is prepared. The simulation of the system was done by Borland Delphi 7 program. The simulation was done by consideration of the irradiance and solar time of Konya, Istanbul and Erzurum. Konya to be the suitable for hydrogen and oxygen production because of maximum irradiance and solar time amongst the three cities. And found that to produce hydrogen and oxygen the pressure to be very low effect but the effect of heat was > found to be very high. Key words : Hydrogen production, Oxygen production, Hybrid collector s 91

Bu çalışma için yapılan araştırmalar sonucu dünyada güneş enerjisinin yaygın bir şeklide kullandığı ve güneş kollektörlerinin önemli bir enerji kaynağı olarak görüldüğü gözlemlenmiştir. Bu enerji kaynağından sıcak su, elektrik üretimi gibi birçok alanda yararlanılmaktadır. Güneş enerjisinden en iyi şekilde yararlanmak için geliştirilen güneş kollektörlerinde verim artışı sağlamak için birçok çalışmalar yapılmıştır.Bu çalışmada güneş kollektörlerinde soğurucu tabakaya temas eden ve ısı iletiminin gerçekleştiği dairesel boru yerine elips şeklinde boru kullanılarak soğurucu tabakaya temas eden borunun temas yüzeyini arttırarak, ısı transferini arttırmak ve verim artışını sağlamak amaçlanmıştır. Yapılan çalışmalarda soğurucu plakaya temas eden dairesel şeklindeki boru yerine elips şeklindeki boru kullanıldığında ısı transferinin hızlandığı ve boru içinde dolaşan suya daha fazla ısı gözlemlenmiştir. Research conducted for this study has shown that solar energy is widely used and the solar collectors are seen as an important source of energy in the resultant world. From this energy source are used many fields such as hot water and electricity generation. Many efforts have been made to increase the efficiency of solar collectors developed to make the best use of solar energy.In this study, it is aimed to increase the heat transfer and increase the efficiency by increasing the contact surface of the tube to the absorber layer by using elliptical tube instead of the circular tube which contacts the absorber plate to increase the efficiency in solar collectors. When an elliptical tube was used instead of a circular tube in contact with the absorber plate, heat transfer was increased and more heat was observed in the water circulating in the tube. 131