Isı merkezlerinde açığa çıkan atık ısı enerjisinin absorbsiyonlu soğutma çevrimi ile geri kazanımı

Abstract

Bu tez çalışmasında Balıkesir ilinde bölgesel ısıtma sistemi ile ısıtma ihtiyacı karşılanan bir tesis ele alınmıştır. Tesisin ısı merkezinde bulunan buhar kazanlarında yanma işlemi sonucu açığa çıkan egzoz gazının ısı enerjisinden faydalanılmaktadır. Isı enerjisi kullanılarak LiBr-H2O ve H2O- NN3 eriyik çiftlerinin kullanıldığı, tek ve iki kademeli absorbsiyonlu soğutma sistemiyle soğutma yükü oluşturulacağı değerlendirilmektedir. LiBr-H2O ve H2O- NN3 çiftleri kullanılan absorbsiyonlu soğutma sistemleri için kütle ve enerji denklemleri incelenmektedir. Elde edilen denklemlerin EES (Engineering Equation Solver) programı yardımıyla termodinamik hesaplamaları yapılmaktadır. Tesisin baca gazı ısısındaki değişimlerin absorbsiyonlu soğutma sistemi üzerinde STK (Soğutma Tesir Katsayısı) etkisini görebilmek için farklı kaynatıcı sıcaklıkları alınarak STK hesaplamaları yapılmaktadır. Yoğuşturucu sıcaklıklarının STK üzerine etkisini incelemek amacıyla farklı yoğuşturucu sıcaklıkları alınarak STK değişimlerine bakılmaktadır. İhtiyaç duyulan sıcaklık değerlerinin STK üzerine etkisini incelemek üzere farklı buharlaştırıcı sıcaklıklarının STK üzerine etkisi incelenmektedir. Farklı absorber sıcaklıklarının STK üzerine etkisine bakılmaktadır. Absorbsiyonlu soğutma sisteminde kullanılan eşanjör etkinliğinin, STK üzerinde ki etkisinin görülmesi amacıyla farklı eşanjör etkinliklerinin sonucunda oluşan STK değerleri incelenmektedir. Farklı kaynatıcı sıcaklıkları sonucunda STK değerleri incelendiğinde, 60 ºC ile 180 ºC arasında kaynatıcı sıcaklıklarına karşılık gelen STK değerlerine bakılmıştır. Düşük sıcaklık değerlerinde tek kademeli, yüksek sıcaklık değerlerinde iki kademeli sistemlerin kullanılmasının STK değerini artıracağı gözlemlenmiştir. Yoğuşturucu sıcaklıklarına bakıldığında, tek kademeli sistemlerde düşük yoğuşturucu sıcaklıklarındaki düşüşler ile STK değerinin arttığı görülmüştür. Artan buharlaştırıcı sıcaklıkları ile STK değerinin arttığı sonucuna varılmıştır. Absorber sıcaklıklarına bakıldığında, tek kademeli sistemlerde artan absorber sıcaklığı ile STK değerinin düştüğü, iki kademeli sistemlerde birincil absorberde ki sıcaklık değişiminin STK değerini değiştirmediği sonucuna varılmıştır. Ayrıca eşanjör etkinliği incelendiğinde ise, eşanjör etkinlik değerinin artması sonucunda STK değerlerinin hızla yükseldiği görülmektedir.

In this thesis, a facility in Balıkesir province, whose heating needs are met with a district heating system, is discussed. The heat energy of the exhaust gas released as a result of the combustion process in the steam boilers located in the heating center of the facility is utilized. It is evaluated that a cooling load will be created with a single and two-stage absorption cooling system in which LiBr-H2O and H2O- NN3 melt couples are used by using heat energy. Mass and energy equations are examined for absorption cooling systems using LiBr-H2O and H2O-NN3 pairs. Thermodynamic calculations of the obtained equations are made with the help of EES (Engineering Equation Solver) program. In order to see the effect of COP (Cooling Effect Performance) on the absorption cooling system of changes in the flue gas temperature of the facility, COP calculations are made by taking different boiler temperatures. In order to examine the effect of condenser temperatures on COP, changes in COP are examined by taking different condenser temperatures. In order to examine the effect of the required temperature values on COP, the effect of different evaporator temperatures on COP is examined. The effect of different absorber temperatures on COP is examined. In order to see the effect of the heat exchanger efficiency used in the absorption cooling system on COP, the COP values formed as a result of the different heat exchanger activities are examined. When the COP values are examined as a result of different boiling temperatures, the COP values corresponding to the boiler temperatures between 60 ºC and 180 ºC are examined. It has been observed that the use of single-stage systems at low temperature values and two-stage systems at high temperature values will increase the COP value. Considering the condenser temperatures, it is seen that the COP value increases with the decrease in low condenser temperatures in single-stage systems. It was concluded that the COP value increased with increasing evaporator temperatures. Considering the absorber temperatures, it was concluded that the COP value decreased with increasing absorber temperature in single-stage systems, and the temperature change in the primary absorber did not change the COP value in two-stage requests. In addition, when the efficiency of the heat exchanger is examined, it is seen that the COP values increase rapidly as a result of the increase in the efficiency of the heat exchanger.