4
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Orta ölçekli birlikte ısı-güç sistemlerinin ekserji, enerji, çevresel ve ekonomik performans incelenmesi
Bu çalışmada, içten yanmalı motorlu orta ölçekli 157 kWh ısı ve 103 kWe elektrik nominal güçte birlikte ısı-güç sisteminin, termodinamiğin 1. ve 2. yasalarına göre enerji korunum eşitlikleri oluşturulmuştur. Değişen motor hızlarında (yüklerde) enerji ve ekserji verimliliklerinin yönelimleri incelenmiştir. Bu sistemin, birincil enerji tasarruf oranı, güç-ısı oranı ve yeni geliştirilen akılcı ekserji verimi, akılcı ekserji yönetim modeli, akılcı ekserji gömülü birincil enerji tasarrufu ve akılcı ekserji gömülü karbon salım tasarrufu parametrelerinin farklı yüklerde yönelimleri deneysel incelenmiştir. Yüksek yük aralıklarında sistemin performansının artış gösterdiği görülmüştür.Birlikte ısı-güç sisteminin, RETScreen Temiz Enerji Analiz Programı ile benzetim çalışması yapılmıştır. Benzetim çalışmasında, termal yük takibi, elektrik yük takibi ve tam kapasite güç çıkışı kullanımlarında sera gazı salımları, enerji üretim kapasiteleri ve ekonomik performansları öngörülmüştür. Sistemin ısı yükü takibinde; çevresel, ekonomik ve enerji üretim kapasitelerinin, karşılaştırılan diğer çalışma metotlarına göre daha başarılı olduğu belirlenmiştir.
Slatlı kanat profilinin etrafındaki düşük reynolds sayılı hava ve su akışlarının incelenmesi ve aerodinamik performans analizleri
Rüzgar türbinlerindeki gelişmeler ve karşılaşılan zorluklardan dolayı son yıllardaki aerodinamik araştırmalar, düşük Re sayılı akımların kontrolü ve yüksek taşıma elde edilmesi gibi konular üzerinde yoğunlaşmaktadır. dünyada geleneksel olarak enerji üreten türbinlerde standart kanat profilleri kullanılmaktadır. Bu kanatların verdiği maksimum kaldırma kuvvet katsayısı 1.6 civarındadır. Bu tip kanatlı türbinlerde enerji üretebilmek için gerekli olan minimum rüzgar hızı 7 m/s` dir. Bu tez çalışmasında, bu güncel konularda sayısal incelemeler yapılmıştır ve yüksek performans verebilecek rüzgar türbini kanat profili ortaya koymak ve ortaya konulan bu profil kullanılarak rüzgar ve hidrokinetik enerjiden elektrik enerjisi üretebilmektir. Sayısal olarak çalışmalara başlamadan önce, kanat profili olarak kullanılacak olan NACA 2415 ve buna bağlanması planlanan slat olarak NACA 22 profili belirlendi. İlk önce boyutsal analiz yapılarak zaman ve bütçe açısından işimize yarayacak olan boyutsal analiz yapıldı ve boyutsal parametreler belirlendi. Daha sonra, yapılacak olan sayısal çalışmalarda hücre sayısından bağımsız olarak hesaplamalarımızı yapma imkanı sağlamak için optimum ağ sayısı hesaplandı. Doğru sonucu elde edebilmek için GAMBITTM programında 55000 hücreye sahip ağ yapısı kullanıldı. Hava ve su ortamında, slat ve kanat arası farklı, farklı hücum ve slat açılarında ve farklı Re sayılarında FLUENTTM programıyla nümerik sonuçlar elde edilmiştir. Bu sayısal sonuçlar, aynı koşullar altında incelenen NACA2415 slatsız kanat profili sonuçları karsılaştırıldı. Daha sonra Slatlı ve slatsız Naca 2415 kanat profilini belirlenmiş olan akış koşullarında, hava akışkanında 1x10^5 Re ve su akışkanında 2,53x10^5 Re sayılarında ve değişik hücum açılarına bağlı olarak CL ve CD katsayı değişimleri irdelendi ve literatürdeki yapılan deneysel çalışmalarla karşılaştırılarak değerlerin yakın oluğunu görerek doğruluğunu saptandı. Daha sonra maksimum CL' nin ve CL/CD oranının olduğu hücum açılarında slatlı ve slatsız kanat profillerinin basınç dağılımları, hız dağılımları,akım çizgileri, türbülans şiddetleri ve vorteks kopma frekansları belirlendi. Elde edilen optimum kanadın, kanat elemanı momentum teorisi kullanılarak, uç hız oranıyla değişen burulma açıları elde edildi. Hava ortamında, kanatlar arası h/c1=0.1.65 konumundayken 1x10^5 Re sayısında maksimum CL 27 hücum açısında 2.46 olarak elde edildi. Fakat kanattan alınacak maksimum güç katsayısı için önemli olan CL/CD oranıdır ve kanat yapısı da buna göre dizayn edilir. Bu kanat yapısında maksimum CL/CD oranı, h/c1=0.165 konumundayken 1x10^5 Re sayısında ve 12 hücum açısında elde edildiği için optimum hücum açısı 12 olarak seçildi. Slatsız NACA2415 kanat profilinde maksimum kaldırma kuvveti 6 hücum açısında 1.02 olarak elde edilmiştir. Su ortamında, kanatlar arası h/c1=165 konumundayken 2,53x10^5 Re sayısında maksimum CL 33 hücum açısında 2.49 olarak elde edildi, fakat maksimum CL/CD oranı, h/c1=0.165 konumundayken 2,53x10^5 Re sayısında ve 18 hücum açısında elde edildiği için optimum hücum açısı olarak 18 seçildi. Slatsız NACA2415 kanat profilinde maksimum kaldırma kuvveti 18 hücum açısında 1.35 olarak elde edildi. Hesaplamalar sonucunda, hem hava hem de suda kullanılan slatlı kanat profilinin, NACA2415 kanat profiline göre aerodinamik performansının daha yüksek olduğu görüldü.
Katı oksit yakıt pilinin atık ısısından elektrik enerjisi üretim sisteminin deneysel analizi
Bu çalışmanın amacı, literatürdeki bilgi birikiminden faydalanılarak; ülkemizde yenilenebilir enerjinin kullanımına ilgiyi arttırmak ve özellikle hidrojen enerjisi ve yakıt pili teknolojisinin gelişmesine katkıda bulunmaktır. Atık ısının geri kazanımı araştırmacılar tarafından ilgi görmektedir. Bu tez çalışmasıyla, katı oksit yakıt pilinin çalışması esnasında ortaya çıkan atık ısıdan yararlanılarak; hafif, gürültüsüz çalışabilen, yedek parça sorunu olmayan; savunma sanayi, medikal vb. çeşitli uygulama alanları bulunan ve Seebeck etkisiyle ısıyı elektriğe dönüştüren termoelektrik modüller kullanılarak elektrik enerjisi üreten bir sistemin çalışabilirliğini gösterilmesi ve ileriki çalışmalara örnek oluşturması hedeflenmiştir. Bu çalışma kapsamında atık ısıdan elektrik üretimi amacıyla tasarlanan sistem için prototip geliştirilmiş; soğutucu akışkan türlerine ve akışkanların akış hızlarına göre sistemin deneysel performans analizleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler ve analizler sonucunda sistemin uygulanabilirliğine, geliştirilmesine ve performansının arttırılmasına yönelik görüşler ortaya atılmıştır.
İkili kanat profili etrafındaki düşük reynolds sayılı hava ve su akışlarının incelenmesi ve aerodinamik performans analizleri
Ülkemizde ve dünyada geleneksel olarak enerji üreten türbinlerde standart kanat profilleri kullanılmaktadır. Bu kanatların verdiği maksimum kaldırma kuvvet katsayısı 1.6 civarındadır. Bu kanatlı türbinler kullanılarak enerji üretebilmek için gerekli minimum rüzgar hızı 6-7 m/s arasındadır. Bu çalışmamızın amacı, yüksek performans verebilecek rüzgar türbini kanat profili ortaya koymak ve ortaya konulan bu profil kullanılarak rüzgar ve hidrokinetik enerjiden elektrik enerjisi üretebilmektir. Bu tez çalışmasında, serbest akım bölgesinde kanat profili etrafındaki akışkanın değişimi incelenmiştir. Hava ve su ortamında, farklı hücum açılarında, farklı Re sayılarında, büyük-küçük kanat arasının farklı uzaklıklarında ve farklı kanat genişliği oranlarında FLUENTTM programıyla nümerik sonuçlar elde edilmiştir. Bu nümerik sonuçlarla, aynı koşullar altında incelenen NACA4412 kanat profili sonuçları karşılaştırılmıştır. En doğru ve en kesin sonucu elde edebilmek için GAMBITTM programında 43969 hücreye sahip sıkı ağ yapısı kullanılmıştır. Değişik koşullarda, kanat profiline ait basınç konturları, basınç katsayı dağılımı, maksimum kaldırma katsayısı, maksimum CL/CD oranı, hız konturları, akım çizgileri, türbülans şiddeti konturları ve vorteks kopma frekansı elde edilerek optimum kanat yapısına ulaşılmıştır. Bu sonuçlara ulaşılırken FLUENTTM programında en uygun türbülans benzeşim modeli olan Realizable k-? modeli kullanılmıştır. Elde edilen optimum kanadın, kanat elemanı momentum teorisi kullanılarak, uç hız oranıyla değişen burulma açıları elde edilmiştir. Hava ortamında, kanatlar arası h/c1=0.95 ve kanat genişliği oranı c2/c1=0.73 konumundayken Re=1.5x105 sayısında maksimum CL 230 hücum açısında 2.230 olarak elde edilmiştir. Fakat kanattan alınacak maksimum güç katsayısı için önemli olan CL/CD oranıdır ve kanat yapısı da buna göre dizayn edilir. Bu kanat yapısında maksimum CL/CD oranı, kanat arası mesafe h/c1=0.95 ve kanat genişliği oranı c2/c1=0.73 konumundayken Re=1.5x105 sayısında ve 120 hücum açısında elde edildiği için optimum hücum açısı 120 olarak seçilmiştir. NACA4412 kanat profilinde maksimum kaldırma kuvveti 160 hücum açısında 1.1 olarak elde edilmiştir. Su ortamında, kanatlar arası h/c1=0.88, kanat genişliği oranı c2/c1=0.73 konumundayken Re=2.24x105 sayısında maksimum CL 300 hücum açısında 2.4 olarak elde edilmiştir, fakat maksimum CL/CD oranı, kanatlar arası mesafe h/c1=0.95 ve kanat genişliği oranı c2/c1=0.73 konumundayken Re=4.5x105 sayısında ve 180 hücum açısında elde edildiği için optimum hücum açısı olarak 180 seçilmiştir. NACA4412 kanat profilinde maksimum kaldırma kuvveti 180 hücum açısında 1.335 olarak elde edilmiştir. Hesaplamalar sonucunda, hem hava hem de suda kullanılan kanat profilinin, NACA4412 kanat profiline göre aerodinamik performansının daha yüksek olduğu görülmüştür.