Yakınsama sıcaklığı ve güç üretim potansiyelinin tespiti için ORÇ tasarımı ve çok amaçlı optimizasyonu

Dünyada her geçen gün artan enerji talebi alternatif enerji kaynaklarına, yenilenebilir enerji kaynaklarına ve enerji geri kazanım yöntemlerine olan ihtiyacı artırmaktadır. Dünyadaki arz-talep dengesini korumak için üretilen enerjinin büyük bir bölümü sanayi sektöründe tüketilmektedir. Sanayi tesisleri arasında en fazla enerji tüketim payına sahip sektörlerin başında demir ve çelik üretim sektörü gelmektedir. Bu çalışmada, bir demir-çelik fabrikası tav fırınından atılan egzoz gazının sıcaklık ve debi değerleri analiz edilmiş ve bir yıl boyunca kaydedilmiştir. Bu veriler dikkate alınarak yıllık ortalama egzoz gazı sıcaklığı ve debisi baz alınıp bir organik Rankine çevrimi sistemi tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında iki farklı ıslak tip akışkan (etanol, metanol), iki farklı izantropik akışkan (aseton, büten) ve iki farklı kuru tip akışkan (siklohekzan, benzen) olmak üzere toplam altı farklı akışkan seçilmiştir. Birinci aşamada, tav fırınından elde edilen veriler doğrultusunda akışkanların optimum yakınsama noktası sıcaklık farkları tespit edilmiş, ikinci aşamada ise bu yakınsama noktası sıcaklık farklarının sistem performansına etkileri incelenmiştir. Son olarak bu akışkanların çevre ve ekonomik analizleri yapılmıştır. Tez kapsamında yapılan bu çalışma sonucunda en yüksek termal verim %17,05 ile benzen akışkanında elde edilirken en yüksek ekserji verimi %58,76 ile metanolde elde edilmiştir. Ayrıca seçilen akışkanlar arasında en yüksek CO2 emisyon azaltım miktarı 1935,9 ton/yıl ile Benzen akışkanında elde edilmiştir. Buna ek olarak Benzen ve Metanol en yüksek ilk yatırım maliyetine sahip akışkanlar olmasına rağmen sırasıyla (3,6 yıl ve 3,7 yıl) geri ödeme süreleri ile en yüksek karlılığa sahip akışkanlar oldukları görülmüştür.