Kombine ısı ve güç sistemlerinin performans ve ekolojik yönden etüdü

Abstract

Son yıllarda klasik termodinamik ve sonlu zaman termodinamiği teorilerini kullanarak iç tersinir ve tersinmez kojenerasyon tesis modelleri için farklı amaç fonksiyonlarına dayalı olarak birçok optimizasyon çalışması yapılmıştır. Bu optimizasyon çalışmalarında enerji yararlanma oranı, ekserji, termoekonomik ve ekserjoekonomik kriterler amaç fonksiyonu olarak seçilmiştir. Son on yıllık dönem içerisinde, bazı araştırmacılar sonlu zaman ve sonlu boyut kısıtlarını gözönüne alarak, iç tersinir ve tersinmez ısı makinası modellerinin ekolojik performansını lineer ve lineer olmayan ısı transferi durumlarına göre incelemişlerdir. Bu çalışmalarda, ekolojik amaç fonksiyonunun maksimum olması durumunda güç ve toplam entropi üretimi açısından uygun bir performansa ulaşılabileceğini göstermişlerdir. Bu çalışmada, ekolojik optimizasyon tekniği kojenerasyon çevrimine uygulanmış ve tanımlanan yeni bir ekolojik amaç fonksiyonuna dayalı olarak iç tersinir ve tersinmez kojenerasyon çevrim modelleri için sonlu zaman termodinamiği teorisi çerçevesinde bir performans analizi gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda optimum iş akışkanı sıcaklıkları, optimum ekserji verimi ve optimum ısıl iletkenlik paylaşım oranlan belirlenmiştir. Ayrıca güç/ısı oranı, kullanma sıcaklık parametresi, iç tersinmezlik ve ısı kaçağı parametresinin genel ve optimum ekolojik performans üzerindeki etkileri grafiklerle gösterilmiş ve tartışılmıştır. Bu çalışmada sunulan optimizasyon sonuçlan, ekolojik dizayn şartlarını ortaya koymakta ve kojenerasyon tesislerinin optimum dizaynı için teorik bir temel oluşturabilir.