Gemilerde atık enerjinin transkritik organik rankine çevrimi ile geri kazanımı

Yakıt fiyatlarının artması, küresel enerji talebi ve yeni kısıtlayıcı emisyon düzenlemelerinin yürürlüğe girmesi, daha verimli ve çevre dostu güç çevrimlerinin tasarlanmasını ve mevcut enerji türlerinin en iyi değerlendirilmesini gerektirir. Dünya ticaretinin büyük çoğunluğu gemi taşımacılığı ile yapıldığı düşünülür ise gemilerde enerji verimliliği önemli hale gelmektedir. Uluslararası denizcilik örgütü (IMO) gemi kaynaklı emisyonlara aşamalı olarak sınırlamalar getirmektedir. Gemilerde atık ısı kaynağı ana ve yardımcı makinelerdir. Bu bağlamda, atık enerjilerin faydalı işe dönüşmesi için ek ilave kurulumlar gereklidir. Bir gemideki başlıca atık ısı kaynakları: egzoz gazı, soğutma suyu, yağlama yağı ve süpürme havası olarak sayılabilir. Bu atık ısı kaynaklarından enerji geri kazanımı için uygulanan yöntemlerden arasında Organik Rankine Çevrimi (ORC)'dir. ORC uygulamaları, yenilenebilir enerji ve atık ısı geri dönüşüm sistemlerinde giderek artan bir ilgi görmektedir. Bu uygulamalar özellikle düşük ve orta kalitedeki ısıl enerji kaynaklarının faydalı işe dönüştürülmesinde kullanılır. Organik akışkanlı çevrimler kullanılarak farklı konfigürasyonlar uygulanabilir. Bu çalışmada ise atık ısı geri kazanımı için Organik Rankine Çevrimi'nin bir türevi olan Transkritik Rankine Çevrimi incelenmiştir. Atık ısı geri kazanımında doğal olarak ısı değiştiriciler kullanılmaktadır. Bu nedenle ısı değiştiricilerindeki ısı transferi olaylarını hassas bir şekilde tahmin edebilmek için ısı transferi ve basınç kaybı modelleri kullanılır. Bu çalışmada; ısı değiştiricilerdeki basınç kaybı ve özgül entalpi değişimlerinin, iş akışkanlarının termofiziksel özelliklerine, dolayısıyla sistem performansına olan etkileri incelenmiştir. Ayrıca ana makine yükü, iş akışkanı debisi ve ısı değiştiricisi parametrelerinin atık ısı geri kazanım sistemine olan etkileri de incelenmiştir.