Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması

Ayhan ATIZ, (Alanya Alaaddin Keykubat Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, İlköğretim Matematik ve Fen Bilimi Eğitimi Bölümü, Antalya, Türkiye)
Mehmet KARAKILCIK (Çukurova Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Adana, Türkiye)
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi
1 0
Yıl: 2020 Cilt: 26 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 106 - 112 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.5505/pajes.2019.34033 İndeks Tarihi: 29-12-2020

Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması

Öz:
Bu çalışmada, düzlemsel güneş kolektörleri (DGK’lar) ile vakum tüplügüneş kolektörlerinin (VTGK’ler) termodinamik performansı, elektrik vehidrojen üretimi numerik olarak karşılaştırıldı. Her iki sistem analiziAdana iklim koşullarında bir yıl boyunca yapıldı. DGK’lar ve VTGK’largüneş enerjisinden ısı enerjisi üretebilen güneş enerjisi teknolojileridir.Bunlar çeşitli yerlerde sıcak su ihtiyacı veya ısınma ihtiyacınıkarşılamak için kullanılır. Ancak, günümüzde elektriğin birçok yerdekullanılmasından dolayı, her geçen gün elektrik üretimi daha kıymetlihale gelmektedir. Böylece, insanlık elektriği çeşitli kaynaklardanüretmenin yollarını aramaktadır. Organik Rankine Çevrimi (ORÇ)düşük ve yüksek sıcaklıklardaki kaynaklardan elektrik üretebilen çokönemli makinalardır. Bu sayede, DGK’larda ve VTGK’larda üretilen ısıenerjisi bir pompa yardımıyla ORÇ’ ye aktarılarak elektrik üretilmiştir.ORÇ’ de üretilen elektrik bir elektroliz sistemine aktarıldı ve buradasuyun elektrolizi ile hidrojen üretilmiştir. Sistemin termodinamikanalizi Mühendislik Eşitlik Çözümleyici (EES) benzetim programı ileyapılmıştır. Sonuçlara göre, güneş enerjisi ve ortam sıcaklığı artışıylabirlikte DGK ve VTGK’ den oluşan sistemin termal verimi ve dolayısıylada ORÇ'nin güç üretim verimi artmıştır. Bu artışlar sayesinde, hidrojenüretimi de önemli ölçüde artmıştır. Bu nedenle, Temmuz ayındaVTGK'lar ve DGK'ların ısıl verimleri sırasıyla maksimum %6.25 ve%5.46 olarak bulundu.
Anahtar Kelime:

Comparison of heat efficiencies of flat-plate and vacuum tube collectors integrated with Organic Rankine Cycle in Adana climate conditions

Öz:
In this study, the thermodynamic performance of solar collectors (FPSCs) and vacuum tube solar collectors (VTSCs), electricity and hydrogen production were numerically compared. Both systems were analyzed for one year in Adana climate conditions. FPSCs and VTSCs are solar energy technologies that can produce heat energy from solar energy. They are used in various places to meet the need for hot water or warming. However, today electricity is used more in many places, electricity generation is becoming more valuable every day. Thus, humanity seeks to produce electricity from various sources. Organic Rankine Cycle (ORC) is a very important machine that can produce electricity from sources at low and high temperatures. In this way, the heat energy produced in the FPSCs and VTSCs was transferred to the ORC by means of a pump and electricity was generated. The electricity produced in the ORC was transferred to an electrolysis system where hydrogen was produced by electrolysis of water. The thermodynamic analysis of the system was carried out by the Engineering Equation Analyzer (EES) simulation program. According to the results, with the increase of the solar energy and ambient temperature, the thermal efficiency of the system consisting of the FPSCs and VTSCs and thus the power production efficiency of ORC increased. Thanks to these increases, hydrogen production has also increased significantly. Thus, in July, the maximum thermal efficiency of VTSCs and FPSCs was found as 6.25% and 5.46%, respectively.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Yavuz A, Başol D, Ertay MM, Yücedağ İ. “An education set for solar cell models”. Journal of Advanced Technology Sciences, 2(2), 14-21, 2013.
  • [2] Kalogirou SA. “Solar thermal collectors and applications”. Progress in Energy and Combustion Science, 30(3), 231- 295, 2004.)Bahadır M, Özdemir M, Yatarkalkmaz M, Dağli G. “Farklı soğurucu yüzey tiplerine sahip düzlemsel kolektörlerin deneysel analizi”. Politeknik Dergisi, 20(2), 441-449, 2017.
  • [3] Jafarkazemi F, Ahmadifard E. “Energetic and exergetic evaluation of flat plate solar collectors”. Renewable Energy, 56, 55-63, 2013.
  • [4] Ziyadanogullari NB, Yucel HL, Yildiz C. “Thermal performance enhancement of flat-plate solar collectors by means of three different nanofluids”. Thermal Science and Engineering Progress, 8, 55-65, 2018.
  • [5] Chow TT, Dong Z, Chan LS, Fong KF, Bai Y. “Performance evaluation of evacuated tube solar domestic hot water systems in Hong Kong”. Energy and Buildings, 43(12), 3467–3474, 2011.
  • [6] Martínez-Rodríguez G, Fuentes-Silva AL, Picon-Núnez M. “Solar thermal networks operating with evacuated-tube collectors”. Energy, 146, 26-33, 2018.
  • [7] Kroll JA, Ziegler F. “The use of ground heat storages and evacuated tube solar collectors for meeting the annual heating demand of family-sized houses”. Solar Energy, 85(11), 2611–2621, 2011.
  • [8] Saleh B, Koglbauer G, Wendland M, Fischer J. “Working fluids for low-temperature organic Rankine cycles”. Energy, 32(7), 1210-1221, 2007.
  • [9] Erden M, Karakilcik M, Dincer I. “Performance investigation of hydrogen production by the flat-plate collectors assisted by a solar pond”. International Journal of Hydrogen Energy, 42(4), 2522-2529, 2017.
  • [10] Atiz A, Karakilcik H, Erden M, Karakilcik M. “Assessment of electricity and hydrogen production performance of evacuated tube solar collectors”. International Journal of Hydrogen Energy, 44(27), 14137-14144, 2018.
  • [11] Yüksel YE, Öztürk M. “Evsel uygulamalar için birleşik rüzgar-güneş-hidrojen sisteminin termodinamik analizi”. El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, 3(3), 401-416, 2016.
  • [12] Yüksel YE, Öztürk M. “Thermodynamic analysis of an integrated solar-based chemical reactor system for hydrogen production”. El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 2(2), 19-27, 2015.
  • [13] Karakilcik H, Erden M, Karakilcik M. “Investigation of hydrogen production performance of chlor-alkali cell integrated into a power generation system based on geothermal resources”. International Journal of Hydrogen Energy, 44(27), 14145-14150, 2018.
  • [14] Duffie JA, Beckman WA. Solar Engineering of Thermal Process. 2nd Ed. New York, USA, Wiley Interscience, 1991.
  • [15] Ucar A, Inalli M. “Thermal and economic comparisons of solar heating systems with seasonal storage used in building heating”. Renewable Energy, 33(12), 2532-2539, 2008.
  • [16] Budihardjo I, Morrison GL. “Performance of water-in-glass evacuated tube solar water heaters”. Solar Energy, 83(1), 49-56, 2009.
  • [17] Quoilin S, Broek MVD, Declaye S, Dewallef P, Lemort V. “Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 22, 168–186, 2013.
  • [18] Wang J, Yan Z, Wang M, Ma S, Dai Y. “Thermodynamic analysis and optimization of an (organic Rankine cycle) ORC using low grade heat source”. Energy, 49, 356-365, 2013.
  • [19] Long R, Bao YJ, Huang XM, Liu W. “Exergy analysis and working fluid selection of organic Rankine cycle for low grade waste heat recovery”. Energy, 73, 475-483, 2014.
  • [20] Kızılkan Ö, Akbaş Ç. “Güneş enerjisi destekli çok fonksiyonlu trijenerasyon sisteminin termodinamik analizi”. Pamukkale Univ Muh Bilim Derg, 22(1), 71-77, 2016.
  • [21] Şenaktaş B. Hidrojen Enerjisi Üretimi ve Uygulamaları. Pamukkale Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Denizli, Türkiye, 2005.
APA ATIZ A, Karakilcik M (2020). Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. , 106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
Chicago ATIZ AYHAN,Karakilcik Mehmet Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. (2020): 106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
MLA ATIZ AYHAN,Karakilcik Mehmet Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. , 2020, ss.106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
AMA ATIZ A,Karakilcik M Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. . 2020; 106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
Vancouver ATIZ A,Karakilcik M Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. . 2020; 106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
IEEE ATIZ A,Karakilcik M "Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması." , ss.106 - 112, 2020. 10.5505/pajes.2019.34033
ISNAD ATIZ, AYHAN - Karakilcik, Mehmet. "Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması". (2020), 106-112. https://doi.org/10.5505/pajes.2019.34033
APA ATIZ A, Karakilcik M (2020). Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(1), 106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
Chicago ATIZ AYHAN,Karakilcik Mehmet Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 26, no.1 (2020): 106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
MLA ATIZ AYHAN,Karakilcik Mehmet Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.26, no.1, 2020, ss.106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
AMA ATIZ A,Karakilcik M Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 26(1): 106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
Vancouver ATIZ A,Karakilcik M Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 26(1): 106 - 112. 10.5505/pajes.2019.34033
IEEE ATIZ A,Karakilcik M "Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması." Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26, ss.106 - 112, 2020. 10.5505/pajes.2019.34033
ISNAD ATIZ, AYHAN - Karakilcik, Mehmet. "Adana iklim koşullarında Organik Rankine Çevrimi ile bütünleşik düzlem-plakalı ve vakum tüplü kolektörlerin ısıl verimlerinin karşılaştırılması". Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 26/1 (2020), 106-112. https://doi.org/10.5505/pajes.2019.34033
Sayfa Oluşturulma Tarihi
23-04-2024 16:19

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları