MAK 486
ENERJİ YÖNETİMİ
BÖLÜM 3 -II
(Devamı)
Bölüm-3, devam
• Enerji üretimi, deyince, bazı Termodinamik
prensiplerin hatırlanmasında gerek vardır.
• Termodinamik kanunları, elde mevcut
enerjinin verimli kullanılması, enerji
kalitesi, entropi kavramı önem
taşımaktadır.
Tekrar
• Sınıfta tartıştığımız gibi Bölüm 3, termodinamik
dersinde okuduğunuz esas kavramları
açıklamakla başlıyor.
• Sistem ile çevresi arasında ısı ve iş alışverişini
ve sistemin toplam enerjisini, ve enerji değişimini
açıkladık. Bunun devamı olarak termodinamiğin
birinci kanununu yazdık.
Tekrar
• Termodinamiğin Birinci Kanunu
dE = δQ -δW
veya
Δ E = Q -W
Tekrar
• İşlem dt zaman aralığında oluyorsa, yani sistem
bu zaman aralığında durum değiştiriyorsa, o
zaman birim zamanda ifade edilir.
dE
dt
=Q -W
Tekrar
• Sonra Clasius eşitsizliğini inceledik.
dS 
δQ
T
• Bu ifade termodinamiğin ikinci kanununun da
ifadesidir. Tersinir bir termodinamik işlem için
 δQ 
dS= 

T

 T er
yazılır.
Tekrar
• Diğer taraftan cP ve cV özgül ısı tariflerini yaptık,
h (entalpi) tarif edildi. Dikkat edilirse, entalpi
özellikler cinsinden tarif edilen bir özelliktir.
h=u+pv
Sürekli Akım
• Termodinamiğin birinci kanununu açık bir sistem
için, ΔKE= ΔPE=0 için yazılırsa,
m h 2 =m h 1 +Q -W
el
Isı Makinası (Heat Engine)
• Isı makinasının tarifi önemlidir ve hiç noksansız,
yani tek kelime kaçırmadan ifade etmek gerekir:
– Çevrimsel bir olay
– İki rezervuar ile ısı alışverişi var
– Net miktarda, çevresine iş üretiyor.
Önemli Çevrimler
• Carnot Çevrimi bir ideal çevrimdir. Bu çevrimi tam
anlamak gerekir. Isı makinelerinin mümkün olan
maksimum ısıl verimini ifade eder ve ısı makinesini
çeviren akışkanın cinsine değil, ısının alındığı ısı
kaynağının (sıcak rezervuar) mutlak sıcaklığı, Th, ile
ısının verildiği soğuk rezervuarın, Tc, mutlak
sıcaklığına bağlıdır. Carnot verimi:
ηth= 1-
Tc
Th
Carnot verimi
• Carnot verimi, termodinamik bir çevrimin
erişebileceği en yüksek verim olup, iki
rezervuar arasındaki sıcaklık farkının
artması ile artar.
• Isıl verim:
• Wnet/Qh
• Olarak tarif edilir, yani elde edilen net işin,
sarf edilen ısı miktarına oranıdır.
Carnot Çevrimi
Rankine Çevrimi
– Rankine çevrimi, fosil yakıt kullanan ve su
buhar ile çalışan ısı makineleri için birinci
derecede önemlidir.İskoçyalı, mühendis
J.M. Rankine tarafından 1859 yılında
geliştirilmiştir.
• Kitabınızda, Şekil 3.3, basit bir Rankine
çevrimini göstermektedir. T-S diyagram!
Rankine Çevrimi
Rankine Çevrimi Verimi
Örnek Problem: Rankine
• İdeal bir Rankine çevrimine göre çalışan bir buharlı güç santralinde,
kızgın su buharı türbine 8 MPa basınç ve ve 480°C sıcaklıkta
girmektedir. Yoğuşturucu basıncı 7.5 kPa’dır (Konderserdeki soğutma
suyu için Cp, avg=4.18 kj/kg.K olarak alınacaktır).
a) Çevrimi T-s diyagramı üzerinde gösteriniz.
b) Üretilen net gücü, kazanda alınan ısıyı ve kondenserde atılan ısıyı
hesaplayınız. (kj/kg).
c) Çevrimin ısıl verimini hesaplayınız.
d) 80 kg/s su debisi olduğunu düşünerek çevrimden elde edilen net
gücü MW olarak hesaplayınız.
e) Yoğuşturucuda kullanılan soğutma suyu yoğuşturucuya 15°C
sıcaklıkta girip 35°C sıcaklıkta çıkmakta, basınç yaklaşık aynı
kalmaktadır. Soğutma suyunun debisini hesaplayınız.
f) İdeal Rankine çevrimi yerine, türbin ve pompa izantropik verimleri
sırası ile %85 ve %70 olsaydı, çevrimin ısıl veriminin ne olacağını
hesaplayınız. Sonuçla ilgili yorum yapınız.
Örnek Problem: Rankine
*1  2 s  3  4 s  1 : İdeal çevrim
*1  2  3  4  1 : G erçek çevrim
Örnek Problem: Rankine
a)  Ç evrim boyunca entalpiler hesaplan ır . (T erm ofiziksel özellikler )
DURUM I :
P1  7.5 kP a
v1  v f @ 7.5 kP a  0.001008 m / kg
3

İdeal çevrim
h1  h f @ 7.5 kP a  168.75 kj / kg
 D oym u ş sıvı
 W p , in  v1 ( P2 s  P1 )  0.001008  (800  7.5)  8 kj / kg : İzentropik pom pa gücü ( iş )
D U R U M II s :  İzentropik durum da
P2 s  8 M P a
D U R U M III :
P3  8 M pa
T3  480  C
h2 s  W p , in  h1  8  168.75  176.75 kj / kg  K ızgın buhar
h3  3349.2 kj / kg
 s 3  6.6591 kj / kgK
D U R U M IV s :  İzentropik durum da
P4 s  7.5 kP a
s 4 s  s 3  6.6591 kj / kgK

entalpiyi bulm ak için 4 s durum undaki kar ışım ın kalitesi hesaplanır .
 sıvı buhar karışım ı
x4 s 
s4 s  s f ,4 s
s fg , 4 s
 0.79
 h 4 s  h f , 4 s  x 4 s  h fg , 4 s  2075.37 kh / kg
Örnek Problem: Rankine
b)
W t , out , s  ( h3  h 4 s )  1273.65 kj / kg
W p , in , s  8 kj / kg
W net , s  W t , out , s  W p , in , s  1265.65 kj / kg
q in  h3  h 2 s  3172.27 kj / kg
q out  h 4 s  h1  1906.62 kj / kg
c)  ideal 
d)
W
net
W net
q in

1265.65 kj / kg
 0.4  % 40
3172.27 kj / kg
 m  w net  (80 kg / s )(1265.65 kj / kg )  101.252 M W
Örnek Problem: Rankine
e)
Q out  m  q out  (80 kg / s )(1906.62 kj / kg )  152, 53 M W
Q out  Q so ğutm a suyu  m soğuk  c p soğuk   T soğuk
m soğuk 
152, 53 M W
4.18  (35  15)
 1824.52 kg / s
f)  T  % 85 ,  p  % 70  türbin ve pom pan ın izentropik verim leri
Rankine Çevrimi
• Rankine Çevrimi:
• Kitabınızda ideal Rankine çevrimi ve verim
ifadesi verilmektedir. Pratikte ısı marinaları
(buharlı kuvvet santralleri) Rankine çevrimine
göre çalışır.
• Termodinamik derslerinde gördüğünüz gibi,
türbin ve pompada ısı transferi ve tersinmez
(irreversible process) işlemlerden dolayı, ideal
Rankine çevrimi yerine, reel (hakiki) Rankine
çevriminden bahsedilir ve ısı makinesinin termik
verimi ona göre hesaplanır.
Carnot Verimi
• Bunları termodinamik dersinde gördüğünüz gibi,
sınıfta da izah etmiş bulunuyoruz.
• Eğer, kazan sıcaklığı (rezervuar) örneğin
1000ºC ve kondenser sıcaklığı da 15 ºC ise
Carnot vrimini η= ....?
Rankine Çevrimi
• Bu sıcaklıklar arasında çalışan bir fosil yakıt
santralinin verimi pratikte bu sınırın oldukça
altındadır.
• Pratikte fosil yakıt santrallerinin verimi 30-40
arasındadır. Bu verimi artırmak için, pratikte,
Rankine çevriminde ne değişiklikler yapıldığını,
(basınç, sıcaklık, kızgın buhar, tekrar ısıtma)
hem izah ettim, hem de termodinamikte
okudunuz.
Rankine çevrimi
• Örnek problem:
İdeal Rankine çevrimine göre çalışan bir
buhar santrelinin buhar basıncı 3 MPa ve
sıcaklığı 350 C, kondenserde 75 kPa
basıncında yoğuşmaktadır. Santrelin Isıl
verimi nedir?
Rankine Çevrimi
• Bir termik santral türbininden elde edilen
enerjinin bir kısmı, kondenser soğutma suyu
pompasını (kondenserden yoğuşan suyu kazana
basan pompayı) çevirmede ve kullanılan
vantilatör gibi cihazlarda kullanılır ve dolayısı ile
türbinden elde edilen net iş azalır.
• Buhar türbini hakkında kısa bilgi kitaptan!
Otto Çevrimi
• Otto Çevrimi:
• İçten yanmalı motorlar (ICE) Otto(1876Almanya) çevrimine göre çalışır. Bilindiği gibi, bir
açık çevrimdir. Bu çevrim iki adet izontropik
sıkıştırma ve genişleme ile, iki adet sabit
hacimde ısıtma ve soğuma işlemlerinden
ibarettir.
• Kitabınızdaki Şekil 3.5 önemlidir, tekrar
inceleyiniz.
Otto Çevrimi Verimi
η th =1r=
ν1
ν2
k=
=
cP
cV
1
r
k-1
ν m ax
ν m in
İçten Yanmalı Motor
η th =1-
r=
ν1
ν2
k=
=
cP
ν m ax
ν m in
1
r
k-1
sıkıştırma oranı ~9
özgül ısı oranı ~1.26
cV
 Benzin motorları için r=7-10 arası normal bir değerdir.
Örnek-ICE
• Yunus’un kitabından:
• Example 8-2 (4.editon)Bu bir örnek. Bu ve
buna benzer bir örneği anlamak yeterlidir,
Eğer K= 1.4 ve içten yanmalı motorun
sıkıştırma oranıda 8 kabul edilirse, yuarıda
verilen ifadeden, verimi % 56.5 olarak
bulunur.
• Pratik ısıl verim bu gün %30-35
Dizel Çevrimi
• Dizel motorlarında, bujiler, yakıt
enjektörleri ile değiştirilmiştir, sıkıştırma
işleminde, yalnız hava sıkıştırılmaktadır:
Compression-Ignition (CI), ilk defa
Rudolph Diesel tarafından 1890 tarihinde
teklif edilmiştir. Benzin motorundan farkı,
yanmanın nasıl başlatıldığıdır.
Diezel
• Dizel motorlarında, yanma,sıkıştırılmış
sıcak havaya, dizel yakıtının püskürtülmesi
ile başlar, ve bujiler ve karbüratör yoktur.
Benzin motorlarında, sıkıştırma oranı
sınırlıdır, aksi halde “knocking” olur, çünki
yakıt hava karışımı sıkıştırılıyor!
Dizel Motoru
• İdeal Dizel Çevrimi:
k
1  rc -1 
η th, diesel = 1- k-1 

r  k(rc -1) 
rc 
3
2
r
1
2
Dizel Motoru Verimi
k
1  rc -1 
η th, diesel = 1- k-1 

r  k(rc -1) 
rc 
3
2
r
1
2
η th, O tto > η th, diesel
!!!
Dizel Motoru- Örnek
• Yunus’un kitabında örnekler gördünüz:
• Eğer sıkıştırma oranı r=18 ve rc=2 ise
motorun verimini hesap ediniz:
Gaz Türbini
• Brayton Çevrimi:
• İdeal termodinamik bir çevrimdir. George
Brayton 1870 yıllarında geliştirmiş olup, bugün,
gaz türbinlerinde kullanılmaktadır. Yanmanın
meydana geldiği kompresör-türbin olarak aynı
şaftta dönen makine sistemi bu çevrime göre
çalışır.
• Gaz türbini çevrimi açık veya kapalı bir çevrim
olabilir. (Termodinamik kitabınıza bakınız.)
Gaz Türbini Çevrimi
İdeal Brayton çevrimi
İdeal Brayton çevrimi
• İlk defa, George Brayton tarafından teklif
edilmiş ve bu gün Gaz türbinleri için
kullanılmaktadır. Yukarıda belirtmiş
olduğumuz gibi, genellikle açık bir çevrim
boyunca çalışır, kapalı çevrim de vardır.
Gaz Türbini
η th =
P2
P1
=
W
Q
P3
P4
=
 h 3 -h 4  -  h 2 -h 1 
h 3 -h 4
 1
h 4 -h 1
h 3 -h 2
ve yanma ürünleri ve havanın fiziksel
özelliklerine bağlıdır.
• Kitabınızda verilmiş olan Şekil 3.6’yı iyice tetkik
ediniz.
Gaz Türbin Verimi
η th = 1-
1
 P2
P1 
1-c V
P2 P1 =10, c P c V  1.3
cP 
alınırsa
η th =% 41.2
olmaktadır.
Örnek
• Yunus beyin kitabında Örnek 7.4 ‘e
bakınız:
• Basınç oranı=8 ve k= 1.4 ise verimi
hesaplayınız.
• = % 44.8
Kombine Çevrim
• Kombine Çevrim (Brayton+Rankine):
• Türbinden çıkan sıcak gazlar, bir kazanda buhar
üretiminde kullanılabilir; dolayısı ile ekstra yakıt
yakmadan, ek iş elde edilir. Gaz türbini ile buhar
santrali birleştirilmiş olur, ve kombine sistem
olarak adlandırılır.
• Kombine sistemin termik verimi, gaz türbini ve
buhar çevrimi termik verimlerinin fonksiyonu
olarak elde edilir. Sistemin, şeması:
Kombine
Sistem
Şeması
• sayısal örnek 5.1?
Kombine Çevrim
•
•
•
•
Dikkat edilirse iki türbin teknolojisi:
Gaz türbini
Buhar Türbini
Kombine gaz-buhar çevrimidir!
• Her iki türbinde elektrik enerjisi üretiyor,dolayısı
ile tek yakıt, fosil yakıt, birden fazla uygulama
,enerji üretimi,için kullanılıyor!
Kombine Çevrim
• Stepler:
• 1- Gaz-hava karışımı kompresörde
sıkıştırılır ve yanma odasından gazlar, gaz
türbininde Brayton çevrimine göre
genişleyerek, iş üretilir,
• Ekzosdan sıcak gazlar, bir ısı
değiştirgecinden geçirilerek, buhar, buhar
türbininde genleşip iş yaparken, gazlar
atmosfere atılır.
Kombine Çevrim
• Örnek Problem: Çengel Termodinamik, 5.
edition.
• 9-9 consider combined gas- steam power
cycle Shown in Figs 9-24 and 9-25
• 4. Edition da da benzer örnekler var.
Kombine Çevrim Verimi
• wg: Gaz türbininden elde edilen iş
• qf: Yakıt ısısı ise, türbin işi için
wg= ηg qf
• Buhar için verilen ısı qf-wg=qf (1-ηg)
• Buhar çevriminden elde edilen iş:
ws=ηs qf (1-ηg)
Kombine Çevrim Verimi
η th,c =
w g +w s
qf
=η g +η s 1-η g  =η g +η s -η g η s
Eğer ηg=% 30, ve ηs=% 25, ise
ηth,c=% 47.8 elde edilir.
Bu şekilde verim yükseltilmiş olur.
Kombine Çevrim Verimi
• Dikkat edilirse, buhar kuvvet santralinin verimi,
normal olarak Rankine çevrimine göre çalışan
kuvvet santralinden düşük alınmıştır, sebebi de
türbinden çıkan gaz sıcaklığının, normal bir
buhar santralinin yanma odası sıcaklığının çok
altında olmasıdır. Bununla beraber, birleşik
sistemin verimi, tek başına buhar kuvvet
santralinin termik veriminin üstündedir.
Kombine Çevrim
• Carnot çevriminde belirtmiş olduğumuz
gibi, bir ısı makinesinin verimi,ısı
kaynağının sıcaklığı yükseltmek ve ısının
atıldığı ortamın sıcaklığını azaltmak ile
elde edilir, işte, kombine sistemde elde
edilen budur. Kombine sistemde elde
edilen budur, yani Termodinamiğin ikinci
kanunu! %60 verimler elde edilmektedir.
Kombine Isı ve Güç-Kojenerasyon
• Kombine çevrimin başka bir şekli olup, ısı
ve güç kaynağı olarak çalışır. Yani,
çevrimde dolaşan akışkan, elektrik üretir
ve ekzost buhar başka bir maksat için
kullanılır; örneğin,bölge ısıtma, santral
civarında bulunan binaların ıstılmasında,
veya endüstriyel maksatlar için ısıl işlemde
kullanılır.
Kojenerasyon Çevrimi
Kojenerasyon
• Alışılmış olan, kazan, türbin, kondense ve
pompaya ek olarak, ek bileşenleri vardır:
• 1-Bir adet gerekli işlem için ısıtıcı
• 2-Bir adet genişleme vanası
• 3-Karıştırma odası, iki pompadan gelen su
burada karışır ve buhar kazanına gider.
Kojenerasyon
• Bazen, elektrik ihtiyacı az olabilir, veya ısı
ihtiyacı fazla olabilir veya tersi. İyi bir
mühendis olarak, ekonomik hesabını
yaparak, elektrik enerjisi-ısı enerjisi
ihtiyacına göre sistemi çalıştıracaksın! Isı
ihtiyacı az ise, veya hiç ihtiyaç yoksa,
buhar tamamen Rankine çevrimine göre
elektrik enerjisi üretir.
Kojenerasyon-Faydalanma faktörü
• Böyle bir sistemde, sistemin veriminden
ziyade, faydalanma faktörü tarif edilir:
• Wnet=Türbinden net elde edilen iş yani Wt-Wp, kWh
•
Qp= İşlem için kullanılan ısı miktarı,kWh
•
Qin= Kazanda yakıttan verilen ısı enerjisi, kWh
Kojenerasyon-CHP
•
Qp= İşlem için kullanılan ısı miktarı,kWh,
•
•
Herhangi bir iş için, örneğin,ısıtmada, bir üniversite
kampusun ısıtılmasında,bir fabrikada kullanılabilir.
Faydalanma Faktörü
• Faydalanma faktörünü şu şekilde tarir
edebiliriz:
• Sistemin faydalanma faktörü(EUF):
• εu=(Wnet+Qp)/Qin
Faydalanma Faktörü
• Neden faydalanma faktörü diyoruz da
termik verim demiyoruz?
• Bu faktör sistemi çalıştırma amacına göre,
% 100 ‘e yakın olabilir, veya % 70- 90
olabilir veya % 30-40 olabilir.
• Bunu iyi düşününüz!
Örnek Problem
• Örnek:
• Isı gücü ve Elektrik güç elde edilen bir
kombine sistem: Bu santralın çalışma
doneleri: kullanılan yakıt, mF= 12 kg/s,
Yakıt ısınma ısısı LHV=40MJ/kg,
• Santralin elektrik enerjisi verimi 33%
• Faydalı ısı üretim verimi
58%
• Hesapla:
Çözüm
• Sayfa 209!
• Kopyası var
Cogeneration
• İdeal bir cogeneration analizi için
• Termodinamik (Yunus-4.Ed.) Örnek 9.8’e
bakmanızı tavsiye ederim.
• Kombine çevrim için Örnek. 9.9 çözümü
takip edilerek, bu çevrim analizi, çok güzel
anlaşılabilinir!
Isı Pompası
• Sıkıştırılmış buhar ile çalışan soğutma ve ısı
pompası çevrimi ve sistemin bileşenleri Şekil
3.8’de verilmektedir. Bunu inceleyerek,
termodinamik bilginizi tazelemek gerekir, zira bu
mühendislik uygulamalarında fevkalade
önemlidir.
Soğutma Performans Katsayısı
COP =
qc
w
qc = Soğutucu akışkan tarafından bulunduğu
ortamdan çekilen ısıdır.
w = Soğutucuya buharı, alçak sıcaklıktan, yüksek
sıcaklığa sıkıştırmak için verilen iş miktarıdır.
COP > 1
Örnek: Soğutma Çevrimi
• Soğutucu akışkan R-134a, binalarda kullanılan bir ısı
pompasının yoğuşturucusuna 800 kPa basınç, 0.018 kg/s
kütlesel debi ve 55 ͦC sıcaklıkta girmektedir ve aşırı
soğutulmuş sıvı olarak 750 kPa basınç, 3 ͦC sıcaklıkta terk
etmektedir. Akışkan, kompresöre 200 kPa basınç, 4 ͦC
sıcaklıkta kızgın buhar olarak girmektedir. Aşağıda şematik
olarak verilen bu çevrimin,
a) T-s diyagramını çiziniz.
b) Bu çevrimi ideal bir çevrim kabul ederek kondenserden
verilen ısı ve kompresörde yapılan işi hesaplayınız.
c) İdeal çevrimin COP değerini bulunuz.
d) Gerçek çevrim için kompresörün isentropik verimini elde
ediniz.
e) Gerçek çevrimin COP değerini hesaplayıp ideal çevrim
ile kıyaslayınız.
Örnek: Soğutma Çevrimi
Örnek: Soğutma Çevrimi
a)
İdeal çevrim
Gerçek Çevrim
Örnek: Soğutma Çevrimi
b-c)
Örnek: Soğutma Çevrimi
d)
Örnek: Soğutma Çevrimi
e)
Isı Pompası Performans Katsayısı
• Isı pompası (heat pump), soğutucuların
(refrigerator) tersine, çevreden aldığı ısıyı,
istenilen ortamlara vererek ısıtmada kullanılır.
Genellikle kış aylarında, ısıtma için kullanılır.
Aynı soğutma sistemi hem yaz hem de kış
aylarında kullanılabilir.
COP =
qh
w
• Birinci kanuna göre
=
q c +w
w
=1+
qc
w
q h =q c +w
Bölüm-3
• Bölüm 3’te , şimdiye kadar çeşitli ısı
makinelerinin çalışma ve çevrimlerini inceledik;
bu makinelerde, yakıt hava ile karışıp yakılmakta
ve yanma ürünleri atmosfere verilmektedir. Isı
makinelerinin verimlerini de inceledik ve %25%50 aralığında ısıl verim elde edilebildiğini
öğrenmiş bulunuyoruz. Yine gördük ki, elde
edilebilecek iş için bir üst limit vardır ve bu limit
Gibbs’in serbest enerji (elde mevcut enerji)
kanunu ile sınırlandırılmış olup, elde edilen
maksimum iş, serbest enerjideki (3.16 ifadesi)
azalmaya eşittir.
Bölüm 3- Özet
• Dikkat edilecek olursa (bak Tablo 3.1), bir yakıtın
elde mevcut enerjisi, serbest enerjiye eşittir.
Pratikte mevcut ısı makinalarından üretilen iş,
yakıtta mevcut enerjinin (free enerji) çok
altındadır.
• Yakıt pilleri, yakıt enerjisini daha verimli olarak iş
enerjisine dönüştüren bir sistem olup, kimyasal
enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
Yakıt Isıl Verimi
• Yakıt verimi ηf, üretilen işin, yakıtın yanma
ısısına (LHV) oranı olarak tarif edilir. Genel
olarak, yanma ısısının düşük değeri kullanılır,
zira elde mevcut yakıt enerjisi düşük (LHV) yakıt
enerjisidir. Yakıt ısıl verimi bilinirse, belli bir
güç elde etmek için gerekli olan yakıt ihtiyacı
mf
hesap edilir. P nedir?
mf =
P
η f (LH V )
Yakıt Verimi
• Mevcut teknolojilerin yakıt ısıl verimleri, ηf,
kitabınızda Tablo 3.2’de verilmektedir. (ηf < 50)
• 3.54 ifadesinde P makinenin gücüdür. Termik bir
santralde, santralin termik gücüdür.
• Bu tabloda verilen değerler, türbinden alınan
güce göre hesaplanmıştır.
• Termik güç, yani, bir kuvvet santralında
türbinden alınan güç bilinirse, seçilmiş bir yakıt
için, yakıt miktarı hesap edilir.
Termik( Isıl) Verim
Sentetik Yakıtlar
• Başka yakıtlardan elde edilen “yapay” yakıtlardır.
Kömürden gaz üretimi, hidrojen üretimi gibi. Çok
çeşitli sentetik yakıtlar mevcuttur, üretilmektedir.
Sentetik yakıtların üretilmesinde, ısıl verimler
Tablo 3.3’te verilmektedir;
• bu verim, sentetik yakıtın yanma ısısının,
ana yakıtın yanma ısısına oranıdır.
Sentetik Yakıtlar
• Tablo 3.3 de görüldüğü gibi, ısıl verim %
60-90 arasında değişir. Sentetik yakıt
üretimi, yüksek sıcaklık ve basınçları
gerektirir ve ek mekanik iş sarfını
gerektirir. Dolayısı ile ekonomik bakımdan
gerekli olduğunun gösterilmesi gerekir. Şu
öerneğe bakınız:
Örnek-Sentetik Yakıt
• Kömürden sentetik gaz üretimi:
• Kimyasal reaksiyon
(3.55)
Sentetik Yakitlar
Sentetik Yakıt
• Tablodan görüldüğü gibi sentetik yakıt ısıl verimi,
genel olarak %60-%90 arasında değişir.
Sentetik yakıt, kullanılacaksa, ekonomik açıdan
ve enerji fiyatı bakımından, sentetik yakıt
imalatının geçerliliğinin gösterilmesi gerekir; zira
sentetik yakıt imalatı pahalıdır, çünkü
• Çevirme işlemi yüksek basınç ve sıcaklık altında
yapılır, bu da ek enerji sarfını, gerektirir.
• Problem 3.6 çözünüz.
Sentetik Yakıt verimi
• Sentetik yakıtın yanma ısısının,
• ana yakıtın ısınma ısısına oranıdır:
• SHTV/AYHV Tablo: 3.3
• Örnek kömür den metan üretmiş isen,
• Metan(HV)/ Kömür(HV) % 61-78
Problemler
• Kitabınızda sayfa 66 ve 67 de şu
problemleri çözünüz! Tarih: Ocak 21, 2015
• Problemler: 3.1- 3.6 (dahil). Çözümleri
toplamıyoruz, fakat kendiniz çözeceksiniz!
• Özel bir “oturumda” Çağın sizin
sorularınızı cevaplayacaktır.
Bölüm 3-Sonuçlar
• 1- Dünyanın enerji ihtiyacının yaklşık % 80
fosil yakıtlardan temin edilmektedir.
• 2- Bu bölümde enerji üreten çeşitli
teknolojileri gördük; hepsi, termodinamiğin
1. ve 2. kanunlarına göre çalışır. Her birisi,
belirli bir ısıl verim ile, ısı enerjisini
mekanik enerjiye dönüştürür, yani faydalı
işe dönüştürür.
Sonuçlar
• 3- Yakıt hava ile karışarak yanar ve ısı
enerjisinin bir kısmı faydalı işe dönüşür ve
bir kısmı Birinci kanuna göre çevreye atılır.
• İkinci kanuna göre, ısı enerjisinin ancak bir
kısmı faydalı işe dönüşebilir, ve bu
kullanılan teknolojiye bağlıdır. Gördük ki,
yanma ısısının, % 50 den fazlasını faydalı
işe dönüştürmek olanak dışı.
Sonuçlar
• 4- Elektrik enerjisi bir konvansiyonel fosil
yakıt santralinden üretiliyorsa, ısıl verimi
~% 35-36, gaz türbininde % 30, içten
yanmalı bir motorda % 30(ignition)-35(diz.)
• 5- Eğer yakıt pilleri ile mekanik enerji
üretiliyorsa verim % 45
• Tablo 3.2 ye bakınız.
Sonuçlar
• Isı makinelerinin verimlerini artırmak için,
geliştirilen, KOMBİNE ve
• CO-GENERATİON sistemlerini inceledik,
ve bu sistemlerin verimlerini ve etkinlik
faktörlerini yazarak, faydalarını öğrenmiş
olduk.
Yakıt Pilleri
• Öğrenciler, yakıt pilleri ile ilgili dağıtmış olduğum
Bölüm 1 ve Bölüm 2 içeriğinden sorumludurlar.
Yakıt Pilleri
Figure 1.1 The electrolysis of water
Yakıt Pilleri
Figure 1.2 Fuel cell sandwich.
Yakıt Pilleri
Figure 1.3 Basic cathode – electrolyte – anode construction of a fuel cell. Electrode
reactions and charge flow for an acid electrolyte fuel cell.
PEMfc
Figure 1.4 A mathematical model of fuel cell.
Download

MAK 486 3-II - WordPress.com