Makale
Cilt: 53 Sayı: 632 Mühendis ve Makina
23
1. GİRİŞ VE AMAÇ
Dünyadaki artan nüfus ve sanayileş-meye paralel olarak enerji problemi de
Büyük Kapasiteli Soğutma Sistemlerinde
Kojenerasyon Kullanımının Değerlendirilmesi
*
hızlı bir şekilde artmaktadır. Enerji kay-naklarının (fosil yakıtların) tükenebilir veya sınırlı miktarda oluşundan dolayı bunların etkin ve verimli kullanılma-sıyla birlikte alternatif kaynakların da geliştirilmesi gerekmektedir.
Klasik buhar sıkıştırmalı soğutma sis-temlerinde kullanılan soğutucu akış-kanların ozon tabakasına zararlı etkileri ve günümüzde yaşanan enerji darbo-ğazı nedeniyle özellikle absorbsiyon-lu soğutma sistemleri büyük önem kazanmıştır. Absorbsiyonlu soğutma sistemlerinde kullanılan akışkan çiftle-rinin ozon tabakasına zarar vermemesi, güneş enerjisi, jeotermal enerji, atık ısı gibi kaynakların kullanılabilmesi nede-niyle absorbsiyonlu soğutma sistemleri daha avantajlı bir konuma gelmiştir. Kojenerasyon ısı ve elektrik enerjisinin birlikte üretilmesiyle hem ekonomik hem de olumlu çevresel etkileri olan bir sistemdir. Bu sistemlerle üretilen elekt-rik ve ısı enerjisinin soğutma sistem-lerinde kullanılması durumunda hem yakıt ekonomisi hem de sera gazlarının azaltılması sağlanarak çevre korunma-sına yardımcı olunacağı söylenebilir. Bu çalışmada etkin soğutma yapmak amacıyla soğutma için gerekli enerjinin (mekanik enerji ve ısı enerjisinin) ko-jenerasyon sisteminden karşılanması ve gerekiyorsa trijenerasyon şeklinde kul-lanılmasının değişik soğutma sistemleri
üzerinde uygulanışlarının termodina-mik analizleri yapılmıştır.
2. KOJENERASYONUN SOĞUTMA
SİSTEMLERİNDE KULLANILMASI
Kojenerasyon sistemlerinde enerji; ısı ve elektrik olmak üzere aynı sistemden birlikte üretilir. Ana tahrik mekanizma-sında tüketilen enerjiden ardışık olarak elektrik ve yararlı ısı, sıcak su ya da buhar üreterek önemli ölçüde enerji ta-sarrufu ile ekonomik kazanç sağlamak mümkündür. Basit çevrimle çalışan ve fosil yakıt kullanılarak sadece elektrik üreten bir gaz türbini ya da motoru ile kullanılan enerjinin % 30-45’ i kadarı elektrik enerjisine çevrilebilir. Sistem-den dışarıya atılacak olan ısı enerjisi-nin büyük bir kısmı da faydalanılabilir enerjiye dönüştürülerek, toplam tüke-tilen birincil enerjinin %70-90 kadarı değerlendirilmiş olur [1].
Kojenerasyon tesisleri, kentsel yerle-şimler ve sanayinin birçok uygulama alanlarında kullanılmaktadır (Şekil 2). Enerjinin tüketildiği yerde üretimi de sağlanan bu tesislerle kentsel yerle-şimlerin ısıtma ve soğutma ihtiyaçları hem ekonomik hem de çevre koruması sağlanarak karşılanabilmektedir. Ayrıca uygulamalarda kullanılan trijenerasyon sistemleriyle ısı ve elektrik enerjisinin yanında ısının bir kısmı kullanılarak so-ğutma da yapılabilmektedir; yani
sant-ÖZET
Bu çalışmada kojenerasyon sistemin-den elde edilen enerjinin büyük kapa-siteli soğutma sistemlerinde kullanım durumu analiz edilmiştir. Kojeneras-yon tesisi kullanılarak üretilen elekt-rik ve ısı enerjisinin; buhar sıkıştırma-lı, buhar sıkıştırmalı-absorbsiyonlu kaskad ve kombine soğutma sistem-lerinde kullanılabilirliği incelenmiştir. Buhar sıkıştırmalı-absorbsiyonlu kas-kad soğutma sisteminin absorbsiyon-lu kısmında NH3-H2O akışkan çiftine
alternatif olarak LiBr-H2O çiftinin
kul-lanılması buhar sıkıştırmalı kısmında ise NH3 kullanılması durumlarının
teorik termodinamik analizleri ya-pılmıştır. Buhar sıkıştırmalı-absorb-siyonlu kaskad çevrimin kullanılması ile buhar sıkıştırmalı çevrimlere göre % 52 daha az bir elektrik enerjisi kul-lanılarak soğutma yapmak mümkün olabilmektedir. Kojenerasyon kaskad ve kombine soğutma sistemleriyle uygun bir şekilde birleştirilmesi du-rumlarında daha az elektrik enerjisi ve daha az düşük sıcaklıkta ısı tüketi-lerek etkin soğutma yapılabilir.
Canan Cimşit¹, İlhan Tekin Öztürk
21 Kocaeli Üniversitesi, Gölcük MYO, Gölcük, Kocaeli - ccimsit@kocaeli.edu.tr
2 Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Umuttepe-Kocaeli - ilhan@kocaeli.edu.tr
Cilt: 53
Sayı: 632
24
Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina25
Cilt: 53Sayı: 63211-12:Absorberden çıkan bir miktar amonyak kaynatıcı basıncına kompre-sör tarafından sıkıştırılır ve daha sonra kaynatıcıda gelen zengin eriyikle birle-şir.
2.1.1 Absorbsiyonlu-buhar sıkıştırmalı kom-bine soğutma sistemlerinde kojenerasyon kullanımının termodinamik analizi
Bu çalışmada yapılan çevrimlerin ter-modinamik analizlerinde aşağıda belir-tilen kabuller yapılmıştır, bunlar: 1. Analiz sürekli rejim şartlarında
ya-pılmıştır.
2. Generatör çıkışındaki akışkan kız-gın buhar olup sıcaklığı, generatör sıcaklığındadır.
3. Kondenserden çıkan soğutucu akışkan, doymuş sıvı fazındadır. 4. Evaporatörden çıkan soğutucu
akışkan, doymuş buhar fazındadır. 5. Absorberden çıkan eriyik, absorber
basıncı ve sıcaklığında denge ha-lindedir.
6. Generatörden çıkan eriyik, gene-ratör sıcaklığı ve basıncında denge halindedir.
7. Sistemde bütün basınç kayıpları ih-mal edilmiştir.
8. Absorbsiyonlu sistemde pompanın tükettiği iş ihmal edilmiştir. Soğutma sistemindeki paylaşımı gör-mek için kompresördeki sıkıştırmayla absorbsiyon arasındaki oranı belirle-mek için, sıkıştırma oranı (CP) pa-rametresi kullanılır. Bu oran, komp-resörde sıkıştırılan soğutucu akışkan miktarının ( ’in) çevrimde kullanılan toplam soğutucu akışkan ( ) debisine bölünmesiyle elde edilir [3]:
(1) CP=1 karma sistemin yalnızca bir bu-har sıkıştırmalı olarak, CP=0 durumun-da ise yalnızca bir absorbsiyonlu soğut-ma sistemi olarak çalıştığını gösterir. Sistemi oluşturan her bir cihazın kütle ve enerji dengeleri yazılarak ısıl kapasi-telerinin hesabı aşağıda belirtildiği gibi yapılabilir: Yoğuşturucu (Kondenser): (2) (3) Absorber: (5) (6) Kaynatıcı (Generatör): (7) (8) (9) Buharlaştırıcı (Evaporatör): (10) (11) Kompresör: (12) (13)
Eriyik Isı Değiştiricisi (EID) için kütle ve enerji denge eşitlikleri: (14)
(15)
(16)
(17)
(18)
Eriyik için genleşme valfinde kütle ve enerji denge eşitlikleri: (19)
(20)
Soğutucu akışkanın genleşme valfinde-ki kütle ve enerji denge eşitlikleri: (21)
(22)
Pompadaki kütle ve enerji denge eşit-likleri: (23)
Şekil 3. Kojenerasyonlu Buhar Sıkıştırmalı/Absorbsiyonlu Kombine Soğutma Sistemi
11 . m 7 .
m
11 7 . .m
CP
m
=
yoğ 7 7 8Q = m (h -h )
7 8m = m
6 6 10 10 1 1 11 11 abs Q = m .h +m .h -m .h -m .h (4) 6 10 1 11 m +m = m +m 6 6 10 10 1 1 11 11 m x +m x = m x + m x 6 6 10 10 1 1 11 11 m x +m x = m x + m x 4 4 7 7 3 3 12 12 = kay Q m . h +m . h -m . h -m . h 3 12 4 7 m +m = m +m 3 3 12 12 4 4 7 7 m x +m x = m x +m x
9 10 9 buhQ = m .(h -h )
9 10m = m
12 12 11 komp W =m .(h -h )
11 12m =m
2 3m = m
2 3x = x
4 5x = x
4 4 3 EID Q =m (h -h ) 4 5m = m
5 6 m = m 5 6 h = h 9 8m = m
8 9h = h
1 2m = m
ral aynı anada üç işlevi yerine getirecekşekilde çalışabilmektedir.
Kojenerasyon ve trijenerasyon tesisleri-nin en büyük avantajı ihtiyaç duyulan enerji türlerinin istenildiği zaman ve miktarda üretebilmesidir. Bu tesisler kendi enerjilerini kendileri ürettiklerin-den dışa bağımlı olmazlar. Ayrıca üreti-len enerjinin devamlılığı da söz konusu olabilmektedir.
Kojenerasyon sistemleri kurularak ısı-tılacak mekanların, sıcaklığı 60–180°C arasında değişen sıcak su ihtiyacı kar-şılanabildiği gibi endüstriyel alanda da proses ısısına gereksinim duyan te-sislerin ısı ihtiyaçları bir buhar türbi-ninin çıkışından veya çürük buhardan yararlanılarak karşılanabilir. Bu yüzden birleşik ısı ve güç tesislerindeki enerji tasarrufu büyük boyutludur [2].
Özellikle endüstriyel tesislerde büyük kapasiteli soğutma sistemlerinde ya da aynı tesis için kullanılan farklı amaçlı soğutma sistemlerinin örneğin -20°C’ye proses soğutulması veya soğuk oda için gerekli soğutmayla beraber klima sis-temleri için duyulan soğutma ihtiyacı
için kompresörlerin çalıştırılması için hem elektrik enerjisi hem de absorbsiyonlu soğutma sistemlerinin çalıştırılabilmesi için
yeterli miktarda ısı enerjisine ihtiyaç duyulabilir. Uygun seçilmiş kojeneras-yon ve trijeneraskojeneras-yon tesisleri, ihtiyaç duyulan bu elektrik ve ısı enerjilerini karşılayabilir.
Absorbsiyonlu/buhar sıkıştırmalı kom-bine ve kaskad soğutma çevrimlerinin termodinamik analizlerinde kullanılan ilgili bağıntılar ve akışkanların termo-dinamik özellikleri literatür çalışmala-rında mevcuttur ([3], [4], [5], [6]). Bu çalışmada buhar sıkıştırmalı-absorbsi-yonlu kombine ve kaskad soğutma çev-rimlerinde kojenerasyonun kullanılabi-lirliliği detaylı incelenecektir.
2.1 Absorbsiyonlu-Buhar Sıkıştırmalı
Kombine Soğutma Sistemlerinde
Kojenerasyon Kullanımı
Absorbsiyonlu-buhar sıkıştırmalı kom-bine soğutma sisteminin analizi Ayala vd. (1997) tarafından NH3-LiNO3 akış-kan çifti kullanarak yapılmıştır. Kombi-ne soğutma çevriminin performansının buhar sıkıştırmalı veya absorbsiyonlu soğutma çevrimlerinden daha yüksek olduğunu belirtmişlerdir.
Bu çalışmanın ilk kısmında kombine soğutma sistemi için NH3-LiNO3 yerine NH3-H2O eriyiği kullanılarak sistemin analizi yapılmıştır. Bu analiz için esas olmak üzere tek kademeli NH3-H2O eriyiği ile çalışan absorbsiyonlu-buhar
sıkıştırmalı kombine soğutma çevrimi-nin şematik diyagramı Şekil 3’te göste-rilmektedir [7].
Amonyak-su eriyiği kullanan kombine soğutma sisteminin çalışma prensibini aşağıdaki gibi özetlemek mümkündür: 1-3: Absorberden çıkan amonyak ba-kımından zengin olan eriyik bir pompa aracılığıyla ısı değiştiricisinden geçerek kaynatıcıya (generatöre) gelir.
3-7: Burada dışarıdan verilen ısıl ener-jisiyle soğutucu akışkan buharlaşa-rak eriyikten ayrılır ve yoğuşturucuya (kondensere) girer.
4-6:Kaynatıcıdan amonyak bakımından fakirleşen eriyik, ısı değiştiricisinden geçerken zengin eriyiğe ısı vererek ab-sorbere geri döner.
8-9:Yoğuşturucudan doymuş sıvı ola-rak çıkan amonyak kısılma vanası ara-cılığıyla buharlaştırıcı basıncına kadar genişletilir.
9-10:Buharlaştırıcıda (evaporatör) amonyak soğutulan ortamdan aldığı ısıyla buharlaşarak absorbere girer.
Şekil 1. Kojenerasyon Sistemi
Şekil 2. Gaz Türbinli Basit Bir Kojenerasyon Sistemi
Cilt: 53
Sayı: 632
26
Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina27
Cilt: 53Sayı: 6322.2.2 Kojenerasyonlu buhar sıkıştırmalı-absorbsiyonlu kaskad soğutma sistemleri için örnek bir uygulama
Bu çevrim içinde daha önce yapılan kabuller esas olmak üzere çevrimi oluş-turan her bir cihaz için kütle ve enerji dengesi yazılarak cihazların kapasite-leri için aşağıda belirtilen denklemler elde edilir.
Absorbsiyonlu soğutma sistemi: Kaynatıcı (Generatör): (27) (28) (29) Absorber: (30) (31) (32) Yoğuşturucu 2 (Kondenser 2): (33) (34) Eriyik Isı Değiştiricisi (EID):
(35)
(36) (37) Kaskad Isı Değiştiricisi (Buharlaştırıcı 2 ve Yoğuşturucu 1):
(38) (39)
Buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi:
Kompresör: (40) (41) Yoğuşturucu 1: (42) (43) Buharlaştırıcı 1: (44) (45) Dolaşım oranı: (46) Kaskad sisteminin buhar sıkıştırmalı soğutma kısmının performans katsayısı
(STKbuh )
(47) Kaskad sisteminin absorbsiyonlu so-ğutma kısmının performans katsayısı
(STKabs )
(48) Kaskad sisteminin genel performans katsayısı (STKçevg)
(49)
Örnek bir uygulama:
Analiz edilen absorbsiyonlu-buhar sıkıştırmalı kaskad soğutma çevrimi için uygun çalışma akışkanları belirle-mek amacıyla absorbsiyonlu kısmında akışkan çifti olarak LiBr-H2O ve NH3
-H2O, buhar sıkıştırmalı kısmında ise
NH3 kullanıldığı kabul edilmiştir. NH3
-H2O akışkan çiftiyle çalışan kombine soğutma sistemlerinin aynı çalışma koşullarındaki (Tbuh=T1=-6°C, kas-kad için Tyoğ=T12=40°C, kombine için
Tyoğ=T8=40°C, soğutma yükü 4000 kW)
NH3 kullanan klasik buhar sıkıştırmalı soğutma sistemiyle karşılaştırılması yapılmıştır. Sistem elemanlarının ısıl kapasite ve performans değerleri Tablo 1’de gösterilmektedir.
Kaskad çevrimin absorbsiyonlu kıs-mında LiBr-H2O akışkan çiftinin kul-lanılmasının NH3-H2O akışkan çifti kullanım durumuna göre kaynatıcı için gerekli ısı enerjisinin daha az olduğu Tablo 1’de görülmektedir. Her iki çev-rimde de kojenerasyonun kullanımında enerjinin verimli kullanıldığı görül-mektedir.
Kaskad soğutma sistemlerinde aynı ça-lışma şartlarındaki klasik buhar sıkış-tırmalı sistemlerine göre aynı miktarda soğutma elde edebilmek için %52 daha az elektrik enerjisine ihtiyaç duyulduğu görülmüştür (Tablo 1). Ayrıca NH3-H2O
akışkan çifti kullanımı durumunda kay-natıcıdan sonra çevrime ilave edilecek ayrıştırıcının enerji gereksinimi göz önünde tutulursa LiBr-H2O akışkan çiftinin avantajının daha da artacağı görülmektedir. Bununla birlikte kaskad çevrimlerin absorbsiyonlu kısmında
LiBr-H2O akışkan çiftinin
kullanıl-ması durumunda tasarım aşakullanıl-masında LiBr’ün kristalleşme durumunun da göz önünde tutulması gerekir. Yukarıda açıklanan sebeplerden dolayı LiBr-H2O akışkan çifti kullanımının NH3-H2O
çif-tine göre daha avantajlı olduğu söyle-nebilir.
Kaskad soğutma sistemi (LiBr-H2O/
NH3) için gerekli ısı ve elektrik enerjisi sırasıyla 6044 kW ve 536 kW olmak-tadır (Tablo 1). Elektrik ısı oranı %60 olan bir kojenerasyon tesisinden 536 kW elektrik üretimine karşılık 894 kW ısı üretilebilecektir. Bu ısı miktarı da örnek çevrimin absorbsiyonlu kısmının ısı ihtiyacının yaklaşık %15’ini karşıla-yabilecektir. Bu durumda bu soğutma çevrimi için kojenerayon çevriminin ısısı yeterli olmayacaktır ve diğer alter-natiflerle birleştirilmesi gerekecektir. Kombine soğutma sisteminin artan CP oranında kaynatıcı için gerekli olan ısıl
7 11 8
m = m + m
7 7 8 8 + 11m x = m x m
11 8 8 7 7 11 kayQ = m .h + m . h - m . h
5 10 14m = m + m
5 5 10 10 + 14m x = m x m
10 10 14 14 5 5 abs Q = m .h + m . h - m .h 11 12m = m
11 11 12 yoğ2Q
= m (h -h )
6 7m = m
8 9m = m
8 8 9 EIDQ = m (h -h )
13 14m = m
13 14 13 buh2Q
= m . (h - h )
1 2m = m
1 2 1 kompW
= m . (h - h )
2 3m = m
3 2 3 yoğ1Q = m (h - h )
1 4m = m
1 1 4 buh1Q = m (h - h )
8 7 11 8 7m
x
f =
m
=
x -x
buh buh1 komp
STK = Q / W
abs buh2 kay
STK = Q / Q
buh buh1 komp
STK = Q / W
(24) NH3-H2O eriyiği için dolaşım oranı:
(25) Sistemin tamamı için soğutma tesir kat-sayısı:
(26) Çalışma koşullarına göre sistem sadece absorbsiyonlu soğutma ya da sadece buhar sıkıştırmalı soğutma şeklinde ça-lıştırılabilir. Ayrıca sadece absorbsiyon-lu soğutma sistemi için kaynatıcıya ve-rilmesi gereken ısının yeterli olmadığı durumlarda uygun CP oranlarında sis-teme bir kompresör ilavesiyle oluşturu-lan bu absorbsiyonlu-buhar sıkıştırmalı kombine soğutma sistemleri hem buhar sıkıştırmalı hem de sadece absorbsiyon-lu soğutma sistemi durumlarına göre daha ekonomik ve ihtiyacı karşılayabi-lecek bir şekilde çalıştırılabilir. Sonuç olarak; kombine soğutma sistemlerini kojenerasyon sistemiyle birlikte düşü-nülmesiyle tesisten elde edilen ısının kullanılmasıyla daha az elektrik enerjisi tüketimiyle beraber sanayi tipi soğutma işleminde kaliteli enerji (elektrik) veya düşük kaliteli enerji (ısı) kullanım seçe-nekleri birleştirilebilmektedir.
2.2 Absorbsiyonlu-Buhar Sıkıştırmalı
Kaskad Soğutma Sistemlerinde
Kojenerasyon Kullanımı
Absorbsiyonlu soğutma sistemlerinin amacı güneş enerjisi, jeotermal enerji ve çeşitli endüstriyel tesislerdeki atık ısı enerjisini kullanarak soğutma işlemleri için gerekli olan enerji ihtiyacını azalt-maktır. Böylece bu soğutma sistemleri hem çevre hem de enerji tasarrufu sağ-lamaktadır. Buhar sıkıştırmalı/absorbsi-yonlu kaskad sistemlerin kojenerasyon sistemlerle birlikte düşünülmesi so-nucunda kojenerasyon tesisinden elde edilen sıcak su veya buhar ile kaskad
çevrimlerinin absorbsiyon kısmı için gerekli olan ısı enerjisi sağlanabilir.
2.2.1 Absorbsiyonlu-buhar sıkıştırmalı kaskad soğutma sistemlerinde kojenerasyon kullanımının termodinamik analizi
Bu bölümde buhar sıkıştırmalı/absorb-siyonlu kaskad soğutma çevriminin absorbsiyon kısmında NH3-H2O akış-kan çifti ve LiBr-H2O akışkan çiftinin kullanılması durumunun termodinamik analizi yapılmış ve bu sistemin sağladı-ğı avantajlar incelenmiştir. Bu kapsam-da çevrim olarak absorbsiyon kısmınkapsam-da
LiBr-H2O ve buhar sıkıştırmalı kısımda NH3 kullanılan kaskad çevrim detaylı bir şekilde açıklanmıştır ve bu çevrimin elektrik ve ısı enerji gereksiniminin bir kojenerasyon çevrimi tarafından karşı-lanması durumu incelenmiştir (Şekil 4). Absorberden çıkan LiBr bakımından fakir olan eriyik bir pompa aracılığıyla ısı değiştiricisinden geçerek kaynatıcıya (generatöre) gelir. Sıcak ve yüksek ba-sınçtaki soğutucu akışkan kaynatıcıdan
yoğuşturucuya girer. Kaynatıcıda eri-yikten soğutucu buharının ayrılmasıyla
LiBr bakımından zenginleşen eriyik ısı
değiştiricisinden geçerken fakir eriyiğe ısı vererek absorbere geri döner. Yo-ğuşturucudan doymuş sıvı olarak çıkan soğutucu akışkan kısılma vanası ara-cılığıyla buharlaştırıcı basıncına kadar genişletilir. Buharlaştırıcıda soğutucu akışkan, buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin yoğuşturucusundan aldığı ısıyla buharlaşarak absorbere girer. Bu-har sıkıştırmalı soğutma sisteminde ise soğutucu akışkan kompresörde yüksek basınca kadar sıkıştırılarak yoğuşturu-cuya gönderilir. Yoğuşturucuda absorb-siyonlu soğutma sisteminin soğutucu akışkanına ısı vererek yoğuşan soğutu-cu akışkan, kısılma vanasında kısılarak buharlaştırıcıya girer. Buharlaştırıcıda soğutucu akışkan soğutulan ortamının ısısını çekerek ortamı soğutur. Bu çevri-min enerji gereksinimi olan kompresör için elektrik ihtiyacı ve kaynatıcı için de ısı ihtiyacı, kojenersayon tesisinden karşılanacaktır.
Şekil 4. Kojenerasyonlu Buhar Sıkıştırmalı/Absorbsiyonlu Kaskad Soğutma Çevrimi
1 2 1 pompa W
= m .(h -h )
3 4 7 3 4 1 m -x f = = m x -x buh abs-buh kay kompQ
=
STK
Q W
Cilt: 53
Sayı: 632
28
Mühendis ve Makinaenerji de azalmaktadır. CP = 1 karma sistemin yalnızca bir buhar sıkıştırmalı olarak, CP = 0 durumunda ise yalnız-ca bir absorbsiyonlu soğutma sistemi olarak çalışmaktadır. Buna göre CP art-tıkça kompresör işi de (Wkomp )
artmak-tadır. Buna karşılık Qkay azalmaktadır (Tablo 1). Kombine soğutma çevrimle-rinde verilen kapasiteler için seçilecek kojenerasyon çevrimi yardımıyla belir-lenecek uygun CP oranı için ihtiyaç du-yulan elektrik ve ısı enerjisinin tamamı kojenerasyon tesisinden karşılanabilir. Kaskad sistemlerde verilen kapasite-lerde çevrim için gerekli ısı enerjisinin belirli bir kısmı kojenerasyon sistemin-den geri kalan kısmı da alternatif enerji kaynaklarından temin edilebilir. Kojenerasyonun soğutma sistemlerinin enerji ihtiyacının karşılanmasında kul-lanımı termodinamik açıdan uygun ol-masına karşın ekonomik değerlendirme yapılarak bu konudaki son karar veril-melidir.
3. SONUÇ VE ÖNERİLER
Bu yapılan çalışmayla aşağıda belirti-len sonuç ve öneriler elde edilmiştir. • Klasik buhar sıkıştırmalı
çevrimle-re göçevrimle-re, aynı soğutma miktarı için daha az elektrik enerjisi tüketimi, • Kojenerasyon yardımıyla daha
ve-rimli elektrik ve ısı üretiminin
sağ-Kaskad soğutma sis-temleri
Değişik CP oranları için kombine so-ğutma sistemleri
Klasik buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi LiBr-H2O NH3 NH3-H2O NH3 NH3-H2O (CP=0.5) NH3-H2O (CP=0.8) NH3-H2O (CP=0.9) NH3 Qkay(kW) 6044 9300 7260 2680 1160 -Wkomp (kW) 536 536 505 810 910 1110 Qbuh1 (kW) 4000 4000 4000 4000 4000 4000 STKçevg 0.608 0.407 0.515 1.146 1.932 3.604
Tablo 1. Örnek Kaskad, Kombine ve Buhar Sıkıştırmalı Çevrimlerinin Sistem Elemanlarının Isıl Kapasiteleri ve Performans Değerlerinin Karşılaştırılması
(Tbuh=T1=-6 °C, kaskad Tyoğ=T12=40 °C, kombine Tyoğ=T8=40 °C Qbuh1= 4000 kW)
lanarak soğutma çevrimlerinde kul-lanılması,
• Enerji kaynaklarının daha etkin ve verimli kullanımıyla dışa bağımlılı-ğının azaltılması,
• Düşük emisyon ve atık oluşturul-ması sebebiyle çevre koruoluşturul-masının sağlanması,
• Büyük ölçekli işletme maliyeti aza-lımı, böylece endüstriyel kuruluşlar için rekabet gücünün artması, mümkün olabilmektedir.
SEMBOLLER
Q : Isıl güç, kWSTK : Soğutma tesir katsayısı
T : Sıcaklık, °C
W : Kompresör gücü, kW
Alt indisler
abs : Absorber
buh : Buharlaştırıcı
çevg : Çevrim genel
kay : Kaynatıcı
komp : Kompresör
yoğ : Yoğuşturucu
KAYNAKÇA
1. Değirmencioğlu, H. 2009.
Kojene-rasyon Sistemleri, Ege Bölgesi Ener-ji Forumu, Denizli.
2. İmal, M., Onat, A. 2003.
“Endüst-riyel Tesislerde Kullanılan Birleşik Kojenerasyon Sistemlerinin Eko-nomik Analizi,” Politeknik Dergisi, cilt:6, sayı: 3, 531-539.
3. Ayala, R., Heard, C. L., Hollabd,
F.A. 1997. Ammonia-Lithium
Nitra-te Absorption/ Compression Refri-geration Cycle, Part I. Simulation, Applied Thermal Engineering, 17, 3, 223-233.
4. Kairouani, L., Nehdi, E. 2006. Co-oling Performance and Energy Sa-ving of a Compression-Absorption Refrigeration System Assisted by Geothermal energy, Applied Ther-mal Engineering, 26, 288-294. 5. Kaita, T. 2001. Thermodynamic
Properties of Lithium Bromide-Wa-ter Solutions at High Temperatures, Int. J. Refrigeration, 24, 374-390. 6. Sun, D.W. 1998. Comparison of
the performance of NH3-H2O, NH3
-LiNO3 and Absorption Refrigeration
Systems, Energy Conversion& Ma-nagement, 39, 357-368.
7. Cimşit, C. 2009. Absorbsiyonlu
Buhar Sıkıştırmalı Kaskad Soğut-ma Çevrimlerinin Termodinamik ve Termoekonomik Analizi, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bi-limleri Enstitüsü.
8. www.unienerji.com
.
