Gaz Türbinleri İle Birleşik Elektrik Üretimi Ve Soğutma

Abstract

Üniversitesi : İstanbul Teknik Üniversitesi Enstitüsü : Fen Bilimleri Anabilim Dalı : Makina Mühendisliği Programı : Enerji Tez Danışmanı : Prof. Dr. Taner DERBENTLİ Tez Türü ve Tarihi : Doktora – Mayıs 2006 ÖZET GAZ TÜRBİNLERİ İLE BİLEŞİK ELEKTRİK ÜRETİMİ VE SOĞUTMA Abd Elmonim Mohamed Elamin ELHANAN Bu çalışmanın amacı, yanma sonu gazlarının atık ısısının soğutma amacıyla kullanıldığı, gaz türbinli kojenerasyon sistemlerinin termoekonomik çözümlemesini yapmaktır. Termoekonomik çözümleme, termodinamik hesaplamayla birlikte, sistemlerin ekonomik olurluluğunun ve ürünlerin maliyetlerinin bulunmasını da içerir. Bu çalışmanın, güç üretimine ve soğutmaya birlikte gerek duyulan sıcak iklimlerde tasarıma yardımcı olması beklenmektedir. Kojenerasyon güç ve ısının aynı ısı makinasında üretilmesidir. Bu uygulama temel olarak, elektrik üreten gaz türbini, gaz motoru ve buhar türbini gibi ısı makinalarının atık ısısından yararlanmayı amaçlar. Böylece yakıt daha etkin kullanılmış olur. Bunun iki önemli sonucu vardır. İlk olarak giderek tükenen fosil yakıtların daha az kullanılması, ikinci olarak küresel ısınma kapsamında karbon dioksit emisyonlarının azaltılması. Bu çalışmada modelin hesaplamalarını yapmak için iki Fortran programı yazılmıştır. Birinci program sistemin birinci yasa çözümlemesini yapmakta, yakıt ve hava debilerini, sıcaklık, basınç değerlerini ve ekserji akılarını hesaplamaktadır. İkinci program sistemin her noktasında maliyet akılarını ve birim ekserji maliyetlerini hesaplamaktadır. Sonuçlar, gaz türbininin farklı basınç oranları, güçleri, farklı yakıt maliyetleri için çizelge ve grafiklerle sunulmuştur. Bu çalışmada soğutmanın birim ekserji maliyeti 0.1153 $/kWh, birim enerji maliyeti ise 0.022 $/kWh olarak bulunmuştur.

University : İstanbul Technical University Institute : Institute of Science and Technology Science Programme : Mechanical Engineering Programme : Energy Supervisor : Prof. Dr. Taner DERBENTLİ Degree Awarded and Date : PhD – May 2006 ABSTRACT COGENERATION OF ELECTRICITY AND COOLING BY GAS TURBINES Abd Elmonim Mohamed Elamin ELHANAN The object of this thesis is to do the thermoeconomic analysis of the gas turbine cogeneration systems where the exhaust gases are used for refrigeration purposes. The thermoeconomic analysis involves the thermodynamic consideration as well as the calculation of economic feasibility of such systems and cost rates of the products. It is hoped that this study will lead to energy conservation in hot countries where electric power generation and refrigeration are needed simultaneously. Cogeneration is defined as simultaneous production of power and heat. In essence it aims to utilize the exhaust heat of prime movers such as gas turbines, steam turbines and gas motors for producing electricity. Thus a more effective utilization of fuel is achieved. This has two important consequences. First of all use of lesser amounts of fuel in context of decreasing fossil supplies and secondly reduced carbon dioxide emissions in view of the global warming concerns. This application is sometimes called trigeneration in the literature. Two programs were written in Fortran to realize the computations of the model. The first program does the first law analysis of the system, calculates the mass flow rates of fuel and air, temperatures, pressures and exergy rates at all points of the system. The second program calculates the cost rates and cost per unit exergy at all state points of the system. In this thesis the cost per unit exergy and the cost per unit energy was found as 0.1153 $ /kWh and 0.022 $/kWh respectively.