Thermal design and optimization of shell and tube heat exchangers used in organic Rankine cycle
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ANIL ERDOĞAN
Danışman: CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında parabolik oluklu güneş kolektörü ile jeotermal temelli organik Rankin çevriminde hibrit olarak yer alan gövde boru tipi ısı değiştiricisinin tasarım ve analizi sunulmuştur. Parabolik oluklu güneş kolektörü için termal model kullanılarak kolektör akışkanının ısı değiştiricisine giriş sıcaklığı farklı güneş radyasyonu şiddetleri altında bulunmuştur. Daha sonra gövde boru tipi ısı değiştiricisi için logaritmik ortalama sıcaklık farkı metodu kullanılarak detaylı bir ısıl model oluşturulmuştur. Buna ek olarak bahsedilen bu ısı değiştiricisi için COMSOL Multiphysics® programında sıcaklık ve hız dağılımları sayısal yöntemlerle bulunmuştur. Öte yandan jeotermal kaynak ile organik Rankin çevriminde hibrit olarak yer alan gövde boru tipi ısı değiştiricisi için de detaylı bir ısıl model oluşturulmuştur. Süper kritik ve kritik altı olmak üzere iki farklı çevrim konfigürasyonunda bu modelleme yapılmıştır. Bu amaçla, ısı değiştiricisi birden fazla bölgeye ayrılarak her bir bölge için çıkış şartları logaritmik ortalama sıcaklık farkı metoduyla bulunmuştur. Bu model de farklı Nusselt bağıntıları belli fazlar (tek faz, iki fazlı ve süper kritik) için kullanılmıştır. Parametrik çalışma yapılarak bazı önemli parametrelerin (boru çapı, boru uzunluğu, şaşırtma levhası mesafesi, çevrim akışkanı çeşidi, güneş radyasyonu şiddeti ve kaynak sıcaklığı) ısı değiştiricisi performansına etkisi değerlendirilmiştir. Bu performans parametreleri ısı transferi yüzey alanı, pompa gücü, toplam ısı geçiş katsayısı, toplam basınç düşümü şeklindedir. Bu parametrik çalışmalar sonucunda, ısı değiştiricisi için en iyi performansı veren tasarım, çalışma parametreleri ve çalışma sıvısı bulunur.