Denizaltılarda enerji geri kazanımında kullanılabilecek basınç değiştiricinin seçim kriterleri ve sayısal yöntemle ekserji analizi

Denizaltıların operasyon sürecince gizlilik, deniz altında uzun süre kalma ve düşük gürültü seviyesi gereksinimleri vardır. Konvansiyonel denizaltılar tipik olarak dizel-elektrik tahrik sistemleri ile donatılmıştır. Bu tip denizaltıların su altı operasyonları için gerekli olan güç bataryalarda depolanan enerjiden karşılanmaktadır. Bu nedenle bataryalarda depolanabilen enerji kapasitesi denizaltı operasyonlarının süresini kısıtlamaktadır. Havadan bağımsız tahrik sistemleri sayesinde atmosfer bağımlılığı olmadan çeşitli formlarda depolanan enerji denizaltı itki sistemlerinde kullanılmaktadır. Havadan bağımsız tahrik sistemlerinde kullanılan yakıt hidrokarbon/alkol türevi olabileceği için yakıt dönüştürücü reaktörde (reformer) katalitik yanma sonucu ortaya karbondioksit açığa çıkmaktadır. Açığa çıkan karbondioksit sessiz, güvenli ve ekonomik bir şekilde mukavim tekne dışına atılmalıdır. Koşullar dikkate alındığından ise açığa çıkan karbondioksiti düşük basınçta deniz suyu içerisinde çözerek mukavim tekne dışına atmak en uygun çözümdür. Basınç değiştirici, yüksek ve düşük basınçlı akışkanlar arasında doğrudan enerji transferi sağlayarak sistemin genel verimliliğini artıran, döner rotor, gövde ve bağlantı portlarından oluşan yenilikçi bir enerji geri kazanım cihazıdır. Genellikle deniz suyundan tatlı su üretiminde enerji geri dönüşüm cihazı olarak kullanılan bu sistem, tez kapsamında farklı çalışma derinliklerinde mukavim tekne içerisine alınan deniz suyunun basıncını, en yüksek 7.2 bara kadar çalışabilen karbondioksit çözme sistemine aktarmak ve ardından çözünmüş karbondioksiti tekrar çalışma derinliğinde dışarıya pompalamak amacıyla incelenmiştir. Tezde, basınç değiştirici sisteminin seçim kriterleri teknik ve enerji verimliliği açısından değerlendirilmiş, uygun yapılandırma belirlendikten sonra yüksek verimliliğe sahip ve bakım gerektirmeyen basınç değiştirici için hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri gerçekleştirilmiş, bu analizler denizaltının farklı çalışma derinlikleri için tekrarlanmıştır. HAD analizleri sonucunda elde edilen verilerle sistemin denizaltı içerisine entegre edilebilirliği teknik açıdan tartışılmış, ayrıca basınç değiştiricinin termodinamik performansını değerlendirmek amacıyla ekserji analizi yapılmış ve elde edilen sonuçlar doğrultusunda sistemin enerji geri kazanımı ve uygulanabilirliği ortaya konmuştur.