Geri Dön

Performance analysis and comparison of gas liquefaction cycles

Gaz sıvılaştırma çevrimlerinin performans analizi ve karşılaştırılması

PDF İndir

  1. Tez No: 520253
  2. Yazar: TUĞBERK HAKAN ÇETİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KANOĞLU, PROF. DR. ALPER ŞEVKİ KONUKMAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Kriyojeni, gaz sıvılaştırma çevrimleri, termodinamik analiz, ekonomik analiz, Claude çevrimi, Linde-Hampson çevrimi, Enerji analizi, Sıvılaşma, Cryogenics, gas liquefaction, thermodynamic analysis, economic analysis, Claude cycle, Linde-Hampson cycle, Energy analysis, Liquefaction
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Gaz sıvılaştırma çevrimleri kriyojeninin önemli uygulama alanlarından biridir ve sıvılaştırılmış gazlar birçok endüstride ve proseste yaygınca kullanılmaktadırlar. Gaz sıvılaştırma çevrimleri yoğun enerji tüketmektedirler. Enerji tüketimi ve maliyeti minimize etmek için bu sistemler termodinamik ve ekonomik olarak optimize edilmelidir. Bu tezde, yaygın olarak kullanılan basit Linde-Hampson, ön soğutmalı Linde-Hampson, Claude ve Kapitza gaz sıvılaştırma çevrimlerinin termodinamik ve ekonomik değerlendirilmesi yapılmıştır. Değerlendirilmeye alınan çevrimler bilgisayar ortamında yaygın olarak kullanılan gazlar olan hava, azot, oksijen, argon, florin ve metan için modellenmiştir. Sistemin sıvılaşan gaz oranı, sıvılaştırma işi, –performans katsayısı ve ikinci kanun verimliliği gibi termodinamik performans parametreleri ve spesifik ürün maliyeti ve spesifik enerji maliyeti gibi ekonomik parametreleri her bir çevrim ve gaz için hesaplanmıştır. Sıvılaşan gaz oranlarının basit Linde-Hampson, ön-soğutmalı Linde-Hampson, Claude ve Kapitza çevrimi için sırasıyla, 0.07-0.20, 0.13-0.33, 0.22-0.26 ve 0.09-0.1 olarak değiştiği gözlemlenmiştir. İkinci kanun verimliliklerinin ise basit Linde-Hampson, ön-soğutmalı Linde-Hampson, Claude ve Kapitza çevrimleri için, çalışan kriyojene bağlı olarak sırasıyla, 0.12-0.27, 0.22-0.45, 0.76-0.82 ve 0.43-0.46 aralıklarında değiştiği gözlemlenmiştir. Kompresör giriş sıcaklığı, kompresör çıkış basıncı, kompresör izotermal verimi, ısı değiştiricilerdeki minimum sıcaklık farkı, türbin izentropik verimi gibi parametreler ile sistemin termodinamik ve ekonomik performansını incelemek üzere parametrik çalışmalar yapılmıştır. Yapılan ekonomik karşılaştırmanın sonucunda, Kapitza çevriminin en fazla spesifik ürün maliyetine sahip olduğu ve onu sırasıyla basit Linde-Hampson, ön-soğutmalı Linde-Hampson ve Claude çevrimlerinin takip ettiği gözlemlenmiştir. Ayrıca büyük ölçekli sistemler için Claude ve ön-soğutmalı Linde-Hampson çevriminin termodinamik ve ekonomik açıdan en uygun çevrimler olduğu gözlemlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Gas liquefaction cycles are an important application of cryogenics and liquefied gases are used in variety of industries and processes. Gas liquefaction cycles are massive energy consumers. Therefore, their design and operation should be optimized thermodynamically and economically to minimize the energy consumption and cost. In this thesis, thermodynamic and economic assessment of commonly used gas liquefaction cycles including simple Linde-Hampson, precooled Linde-Hampson, Claude and Kapitza cycles were performed. The cycles were modeled in computer environment for various gases including air, nitrogen, oxygen, argon, fluorine, and methane. Thermodynamic performance parameters including liquid yield, liquefaction work, COP, and second law efficiency; and economic parameters including specific product cost and specific energy cost were calculated for all considered cycles and gases. The fraction of the gas that was liquefied (i.e., liquid yield) is determined to be in the range of 0.07 - 0.20, 0.13 - 0.33, 0.22 - 0.26, and 0.09 - 0.1 for simple Linde-Hampson, precooled Linde-Hampson, Claude and Kapitza cycles, respectively. The second law efficiencies are determined to be 0.12 - 0.27, 0.22 - 0.45, 0.76 - 0.82 and 0.43 - 0.46 for the same cycles, respectively. Parametric studies are carried out to investigate effects of compressor inlet temperature, compressor outlet pressure, compressor isothermal efficiency, minimum temperature difference in heat exchanger, and turbine isentropic efficiency on the thermodynamic and economic performance parameters. An economic comparison of the cycles indicates that Kapitza cycle has the highest specific product cost followed by simple Linde-Hampson cycle, precooled Linde-Hampson cycle, and Claude cycle. It also appears that for large scale applications, Claude and precooled Linde-Hampson cycles are most suitable options both thermodynamically and economically.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    686066

    Dynamic response of partially saturated sands under foundations

    Yapı temelleri altında kısmi doygun kumların dinamik davranışı

    SEYED MOHSEN SEYEDI VIAND

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA ECE BAYAT

  2. Tez No

    268401

    Cyclic volumetric and shear strain responses of fine-grained soils

    İnce daneli zeminlerin tekrarlı yükler altındaki hacim ve makaslama birim deformasyon davranışı

    HABİB TOLGA BİLGE

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. KEMAL ÖNDER ÇETİN

  3. Tez No

    733156

    Energy, exergy, economic and environmental-based design, analysis and multi objective optimization of novel solar tower-based gas turbine cycle multi-generation systems with new performance criteria

    Özgün güneş kuleli gaz türbini çevrimli çoklu-üretim sistemlerinin yeni performans kriterleri ile enerji, ekserji, ekonomik ve çevresel tasarımı, performans analizi ve çok amaçlı optimizasyonu

    MERT ÇOLAKOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET DURMAYAZ

  4. Tez No

    56925

    Performance prediction and cycle selection of gas turbine engines

    Gaz türbini motorlarının performans tahmini ve çevrim seçimi

    EMRE ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1996

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET Ş. ÜGER

  5. Tez No

    14052

    Benzin ve doğalgaz motorunun çevrim analizinin matematiksel model ile karşılaştırılması

    The Comparison of the cycle analysis of gasoline and natural gas engines with the mathematical model

    M.TURGUT ÖZAKTAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1988

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. BEHÇET SAFGÖNÜL

Geri Dön