Sistem komponentleri eniyilemesi ile termodinamik ve ekonomik açıdan ORC analizi

Organik Rankine çevrimleri (ORÇ) düşük sıcaklık kaynaklarından güç üretmek amacıyla kullanılırlar. Bu çalışma iki ana bölüm içermektedir. Her iki bölümde de 28 farklı çalışma akışkanı üç farklı sıcaklık kaynağı için kullanılmaktadır (90, 120 ve 150 oC). İlk kısımda, değişken türbin verimini eklemek için kayıp hesapları ile radyal içe akış türbininin (RİT) ön dizaynı modele dahil edilmiştir. Bu türbin modeli, gerçek gaz özellikleri kullanılarak ORÇ ile birlikte çalıştırılmaktadır. ORÇ'yi dizayn ederken üretilen net güç başına minimum ısıl iletkenliğini ve maksimum performans faktörünü bulmak için genetik algoritmaya dayalı çok amaçlı eniyileme kullanılmaktadır. Özgül hız, yoğunlaşma basıncı, türbindeki basınç oranı, aşırı ısıtma derecesi ve buharlaştırıcıdaki sıkışma noktası sıcaklık farkı karar değişkenleridir. Pareto sınırları elde edilmekte ve bir karar verme methodu (TOPSIS) kullanılarak her çalışma akışkanı için en iyi çözüm seçilmektedir. R1234yf, R1234ze(e) ve izobütan sırasıyla 90, 120 ve 150 oC sıcaklık kaynakları için en iyi çalışma akışkanları olarak bulunmuşlardır. Her bir çözüm için, türbin geometrisi, akışkan hızları ve rotor açısal hızı hesaplanmaktadır. Tezin ikinci kısmında, RİT ile birlikte çalışan ORÇ modeline plakalı ısı değiştiricisi (PID) olarak tercih edilen buharlaştırıcı için ısı transfer modeli eklenmiştir. Amaç fonksiyonları yeniden tanımlanmış ve üretilen net güç başına minimum ısıl iletkenliği yerine üretilen net güç başına buharlaştırıcı ısı transfer alanı kullanılmıştır. Buharlaştırıcı geometrisini eniyilemek için PID'deki plakaların boyu, genişliği ve aralarındaki mesafe yeni karar değişkenleri olarak eklenmiştir. İkinci kısımda ise 90 oC sıcaklık kaynağı için R1234yf en iyi çalışma akışkanı olarak bulunmuş ve bütan ise hem 120 hem de 150 oC sıcaklık kaynakları için en iyi çalışma akışkanı olarak elde edilmiştir.