Havadan bağımsız tahrik sistemlerinde kullanılan oksi-yanmalı gaz türbini güç sistemlerinin termoekolojik ve termoekonomik performans analizi

Abstract

Yapılan bu çalışmada; yanma karakteristiği ve yakıt performansları, enerji, ekserji, ekolojik ve ekonomik boyutları, güç sistemleri ve bileşenleri üzerine detaylı hesaplamalar sunulmuştur. Ayrıca bu yeni sistemin bir örnek üzerinden sayısal sonuçlar ile önemi ve gerekliliği ortaya koyulmuştur. Tezin birinci bölümünde oksi-yanma teknolojisinin tarihi, yıllara göre gelişimi, araştırma alanları ve en popüler çalışmalar açıklanmıştır. İkinci bölümde ise oksiyanma teknolisinin en önemli kısmı olan yanma odası ve yanma karakteristiği üzerine analizler yapılmıştır. Yakıt olarak en çok kullanılan doğal gazın 4 farklı türü yanı sıra benzin, dizel ve methanol de analizlerde kullanılmıştır. Yapılan analiz sonuçları ile güç sistemlerinin enerji ve ekserji analizleri için çok önemli olan adyabatik alev sıcaklığı, özgül ısı, entalpi, entropi, ürün molar kütleleri, spesifik ekserji ve ekserji yıkımı sonuçları elde edilmiştir. Yanma modelinden elde edilen tüm sonuçlar, iki popüler yanma programı (GASEQ ve CEA) ile denetlenerek doğruluğu ortaya koyulmuştur.Tezin üçüncü bölümünde aynı sistem komponentlerine sahip geleneksel gaz türbini güç sistemi ile oksi-yanmalı güç sisteminin enerji, ekserji, çevre ve ekonomi bakımından detaylı bir termodinamik analizi yapılarak kıyaslaması sunulmuştur. Çevrim basınç oranına göre net güç, giren ısı, verim, özgül yakıt sarfiyatı, eşdeğerlik oranı, yakıt-hava oranı, ekserji verimi, ekserji yıkımı, güç yoğunluğu, EPC, ECOP, EFECPOD, MED ve COPD, ilk yatırım maliyeti, yakıt maliyeti, oksijen maliyeti, toplam maliyet, tesis satış kazancı ve toplam kâr sonuçları hesaplanmıştır. Dördüncü bölümde, denizaltılarında havadan bağımsız tahrik sistemleri olarak kullanılan tüm sistemler tanıtılmıştır. Günümüzdeki bir denizaltı örnek alınarak eşit güç, eşit oksijen tüketimi ve eşit maksimum sıcaklık şartları altında iki havadan bağımsız sevk sistemi olan yakıt pili ve oksi-yanmalı s-CO2 gaz türbini güç sisteminin ayrıntılı termodinamik analizi yapılmıştır. Yakıt pili ve oksi-yanmalı s-CO2 gaz türbini güç sisteminin analiz sonucu; giren ısı, termal verim, ekserji verimi, özgül yakıt sarfiyatı, güç/hacim ve güç/ağırlık bakımından kıyaslamaları ile sunulmuştur. Tezin son kısmında ise elde edilen sonuçlar özetlenmiştir.