mevcut bir fabrikada trijenerasyon uygulamasi application of a trigeneration system in a present...

7/22/2019 Mevcut Bir Fabrikada Trijenerasyon Uygulamasi Application of a Trigeneration System in a Present Plant

1/73

YILDIZ TEKNK NVERSTES

FEN BLMLER ENSTTS

Makina Mhendislii

Ana Bilim Dal

Is Proses

Yksek Lisans Tezi

MEVCUT BR FABRKADA

TRJENERASYON UYGULAMASI

Hazrlayan: hsan STER

Makina Mhendisi

Tez Danman: Do.Dr. Ahmet KOYUN

STANBUL

2006


2/73

ii

NDEKLER

Sayfa

SMGE LSTES .................................................................................................................. iv

EKL LSTES..................................................................................................................... v

TABLO LSTES.................................................................................................................. vi

NSZ ............................................................................................................................... vii

ZET ................................................................................................................................. viii

ABSTRACT ......................................................................................................................... ix

1. GR....1

1.1. KOJENERASYON NEDR ?......................................................................................1

1.2. TRJENERASYON NEDR?......................................................................................5

1.3. KOJENERASYONUN AVANTAJLARI....5

1.4. OTOPRODKTRLK VE KOJENERASYONUN GELECE......6

1.5. KOJENERASYON TESSLERNDEN NERELERDE VE NASIL YARARLANILIR..8

1.6. KOJEN TESS NELERDEN OLUUR?....................................................................9

1.6.1. GAZ TRBN........9

1.6.2. GAZ MOTORU..10

1.6.3. DZEL MOTORLARI10

1.6.4. ATIK ISI GER KAZANIM..101.7. KOJEN TESSLERN YAKIT SEENEKLER...11

2. TRJENERASYON.........12

3. ABSORPSYONLU (YUTMALI) SOUTMA SSTEMLER.....14

3.1. PRATK ABSORBSYONLU SOUTMA EVRMLER....18

3.2. SOUTUCU AKIKAN ABSORBE EDC FTNN KARAKTERSTKLER..18

3.3. TERMODNAMK ANALZ....21

3.4. SU LTYUM BROMD ABSORBSYONLU SOUTMA MAKNALARI....21

4. KOJENERASYONA ABSORPSYONLU SOUTMA SSTEMUYGULANMASI VE ANALZ....25

4.1. SSTEMN TASARIMI.25

4.2. TEK ETKL SSTEMN ANALZ.26

5. RNEK SSTEM DZAYNI VE FZBLETS...35

5.1. KABULLER:.....35

5.2. ATIK ISLARIN GER KAZANIMI......38


3/73

iii

Sayfa

5.2.1. BUHAR RETM38

5.2.1.1. ATIK ISI GER KAZANIM KAZANI DZAYNI....39

5.2.1.2. ATIK ISI GER KAZANIM KAZANI TOPLAM ISI KAPASTES......46

5.2.2. 70 90 C SICAK SU RETM.....47

5.2.3. ABSORBSYONLU SOUTMA SSTEM....475.3. SSTEM FZBLTES....53

5.3.1. TASARRUFLAR......53

5.3.1.1. ELEKTRK RETM..53

5.3.1.2. BUHAR RETM53

5.3.1.3. BNA ISITMA...54

5.3.1.4. ABSORBSYONLU SOUTMA.54

5.3.2. iLETM GDERLER..54

5.3.3. FZBLTE SONU.....55

6. ETL KOJENERASYON UYGULAMALARI..57

6.1. ABSORBSYON CHLLER LE SOUTMA.58

6.2. KURUTMA HAVASI RETM..59

6.3. KIZGIN YA VE ENDSTRYEL ISITMA..59

6.4. MERKEZ ISITMA60

6.5. ENDSTRYEL VE MERKEZ ISITMA....60

6.6. SERA ISITMASI....61

6.7. DESALNZASYON LE SUYUN TUZDAN ARINDIRILMASI UYGULAMASI.61

6.8. PLK GAZI UYGULAMASI.....62

KAYNAKLAR.63

ZGEM..64


4/73

iv

SMGE LSTES

B Birim ktle iin kullanlabilirlik

h Antalpi

ho Ortam artlarndaki antalpi

To Ortamn mutlak scakl

s Antropi

so Ortam artlarndaki antropi

RE Buharlatrcdaki soutucu akkan ktlesel debisi,

QE Buharlatrc soutma yk

Hv Buharlatrc knda soutucu akkan buharnn antalpisi,

Hl Youturucudan gelen sv soutucu akkann entalpisi

RA Absorberden kan eriyik iindeki soutucu akkan ktlesel oran

RG Jeneratrden kan eriyik iindeki soutucu akkan ktlesel oran

X Absorberden kan eriyik ktlesinin birim soutucu akkan ktlesine oran

X 1 Jeneratrden kan eriyik ktlesinin birim soutucu akkan ktlesine oran

l Soutucu akkan birim ktlesi

WFSA Absorberdeb kan eriyikteki lityum bromid ktlesel oran

WFSG Jeneratrden kan eriyikteki lityum bromid ktlesel oran

T Scaklk

X Deriim

STK Soutma Tesir Katsays

Q Geen Is Miktar

H Entalpi

m Ktle

P Basn

S Entropi

Kullanlabilirlik

kinci Kanun Verimi

b Buharlatrck Kaynatc

yo Youturucu

a Absorber

IE Is deitiricisi


5/73

v

EKL LSTES

ekil-1 Kojenerasyonun emetik grn...1

ekil-2 Kojenerasyon sistemi verimi.2

ekil-3 Elektrik veya snn ayr ayr retilmesindeki verimler.2

ekil-4 Kombine evrimli kojenerasyon...3

ekil-5 Trijenerasyon basit grn5

ekil-6 Trkiyedeki otoprodktrlerin dalm...7

ekil-7 Otoprodktr retimin toplam iindeki pay..7

ekil-8 Trijenerasyon.......12

ekil-9 Lityum bromid-su eriyikli tek kademeli absorbsiyonlu soutma evrimi..16

ekil-10 Lityum bromid-su eriyikli tek kad. absorbsiyonlu so. evrimi. bas.-sc. diagram.17

ekil- 11 LiBr-Su absorbsiyonlu soutma evrimi..23

ekil-12 Tek etkili LiBr-Su evrimi30

ekil-13 Youma scaklna gre SKT deiimi..33

ekil-14 Absorber scaklna gre SKT deiimi..34

ekil-15 Absorber scaklna gre SKT deiimi..34

ekil-16 Sistem Tasarm.............................................................................................35

ekil-17 Sistem emas36

ekil-18 rnek sistem doalgaz motoru ile elektrik retimi ve atk slar diagram... 37

ekil-19 rnek sistem atk s geri kazanm buhar kazanm46

ekil-20 Lityum bromid-su eriyikli tek kademeli absorbsiyonlu so. evrimi..... 48

ekil-21 Motordan gelen 9070C sc. su ile bina st.& abs. so. ile bina so. yaplmas.52

ekil-22 K Dnemi alma Verimleri.....................56

ekil-22 Yaz Dnemi alma Verimleri........................56

ekil-24 Mevsim Gei Dnemi alma Verimleri...........................56

ekil-25 Kojenerasyon sistemindeki toplam verim.57

ekil-26 Yalama yandan scak su retimi..58

ekil-27 Absorbsiyonlu chiller ile kojenerasyon soutma yaplmas..58

ekil-28 Kojenerasyon sisteminde kzgn ya elde edilmesi...59ekil-29 Kojenerasyon sisteminden kzgn ya elde edilmesi.....59

ekil-30 kojenerasyon sistemi ile bgesel stma yaplmas60

ekil-31 Ekmek frn uygulamas...60

ekil-32 Sera stlmas........61

ekil-33 Deniz suyundan ime suyu elde edilmesi...61

ekil-34 plk gazndan enerji elde edilmesi.62


6/73

vi

TABLO LSTES

SayfaTablo-1 Akkanlarn karlatrlmas28Tablo-2 evrim noktalarnn zellikleri..32Tablo-3 eitli alma artlarna gre deriimler...33Tablo-4 Yllk tasarruf ve gider tablosu...55


7/73

vii

NSZ

lkemiz; enerji kaynaklarnda %70 da bamldr. Bu nedenle; enerji kaynaklarnn bilinlive daha verimli kullanlmas son derece nemlidir.

Enerji kaynaklarndan etkin bir biimde yararlanma yntemlerinden bir tanesi deTrijenerasyon sistemi kullanlmasdr. Bu sistemde bir eit enerji kayna kullanlarak;elektrik retimi, stma ve soutma gibi eit enerjiye gei salanabilmekte, adeta bir tala

ku vurulabilmektedir.lkemiz asndan, artan enerji maliyetlerini azaltmak, karlalan enerji darboazlarnaabilmek iin enerji alannda retken olmak gerekmektedir. Bu nedenle; beni bu konudabilinlendiren, bu konuda bir alma yapmam iin tevik eden ve her konuda destekleyenhocam; Sn. Do. Dr. Ahmet Koyun a teekkr bir bor bilirim.


8/73

viii

ZET

Trijenerasyon sistemi kojenerasyon sisteminin gelimi bir halidir. Elektrik retiminin yansra ihtiya duyulan stma enerjisi ve absorbsiyonlu soutma ile soutma enerjisi ihtiyalarkarlanabilmektedir.

Bu almada; mevcut bir fabrikada trijenerasyon sisteminin kullanlabilirlii aratrlm,sistem fizbilitesi yaplmtr.

Anahtar Kelime: Trijenerasyon


9/73

ix

ABSTRACT

Trigeneration is the development of the cogeneration. In addition to producing electiricty;heating and cooling energy - by absorbtion chiller - can be produced.

In this study; utility of a trigeneration in a present plant has been searched and fizibilty of thesystem has done.

Keyword: Trigeneration


10/73

11

1. GR

1.1. KOJENERASYON NEDR ?Kojenerasyon gaz trbini, gaz motoru veya dizel motoru vastasyla yksek sl verimde s ile

birlikte elektrik retimidir.

Teorik olarak, kojenerasyon sisteminde gaz trbini veya gaz / dizel motoru belirli bir miktar

elektrik retmek zere elektrik jeneratrn dndrrken, egzost gazlar veya motor soutma

suyu vastasyla trbin veya motorun rettii nemli miktarda faydal atk sy atk s kazan

veya s eanjrleri kullanarak buhar, scak su veya scak hava retimi olarak evrimi yaplr.

Bu durumda, kojenerasyon tesisleri sadece yakt girdisi kullanarak ok yksek sl verim ile

hem elektrik, hem de buhar, scak su veya scak hava formunda s retirler.

Kojenerasyon, ngilizce Combined Generation n ksaltmas olan Cogeneration anlamna

gelmektedir. Dier bir deyile, Birleik Jenerasyonun ksaltlm haline Kojenerasyon

denmektedir. Kojenerasyonun ematik olarak grntsekil-1de gsterilmektedir.

ekil-1:Kojenerasyonun emetik grn

Kojenerasyon , ayn makinadan hem elektrik enerjisi hem de s enerjisi retmek demektir. Bu

zelliinden dolay kojenerasyon sistemleri, konvansiyonel sistemlerden elektrik ve s

enerjisinin ayr ayr retilmesi ile karlatrdnzda byk bir enerji tasarrufu salamaktadr.

ekil-2 ve ekil-3 dekonvensiyonel sistemlere nazaran birincil enerji kaynaklarnda ne kadar

tasarruf salanaca hesap edilmitir.


11/73

22

ekil-2: Kojenerasyon sistemi verimi

ekil-3: Elektrik veya snn ayr ayr retilmesindeki verimler

Kojenerasyon sistemlerine giren 100 birimlik birincil enerjinin, 30-40 birimi elektrik enerjisi

ve 40-50 birimlik ksm da sl enerji olmak zere toplam 90 birime kadar geri kazanlmaktadr.

Ayn sl ve elektrik enerjisini konvansiyonel sistemlerden yararlanarak retmek isteydik

baknz durum ne olacakt.

Kojenerasyon sisteminden elde ettiimiz 40 birimlik elektrik enerjisini elde edebilmek iin, %

40 evrim verimi olan jeneratrde 100 birimlik bir enerji girdisi, 50 birimlik s enerjisini eldeetmek iin ise %90 evrim verimine haiz kazana 56 birimlik bir enerji girmek gerekiyor. Sonu

olarak kojenerasyon sisteminden 100 birim enerji kullanarak retebileceiniz enerjiyi,

konvansiyonel sistemler ile 156 birim enerji kullanarak retebiliyoruz. Sonucunda 56 birimlik

bir enerji tassarufu salyoruz. Bu miktardaki enerji tasarrufu byk maddi ve toplumsal

getiriler salamaktadr.


12/73

33

Kojenerasyon, bir baka deyile bileik s g retimi, tek bir kaynaktan elde edilen enerji ile

g ve s enerjisini bir arada retebilen sistemlerde, birincil yakt olan doalgaz, dizel yakt

gibi kaynaklardan faydalanarak ihtiyalar erevesinde elektrik ve s retimi

gerekletirilebilmektedir. Bileik s g santrallerinde, buhar trbinli evrim (Rankine

evrimi), gaz trbinli evrim (Brayton evrimi) veya birleik gaz buhar evrimikullanlabilmektedir. Sistemde elektrik eldesi, gaz ve dizel motorlar veya gaz trbinlerinde,

salanan birincil yakt enerjisinin aft gcne evrilmesiyle elde edilir. Bu aft gc bir

alternatr yardmyla elektrik enerjisi ekline dntrlr. Bu ilem esnasna ortaya kan atk

snn geri kazanmyla da atk s elde edilmi olur. En verimli kojenerasyon evrimi birleik

gaz buhar evrimidir. Bu evrim Brayton ve Rankine evriminin birletirilmesinden meydana

gelmektedir. Gaz trbini veya motora, hava yakt karm salanr ve yanma sonucu burada i

elde edilip, kan scak gazlar s geri kazanml buhar retecinden geirilir. Burada buhar

evrimine aktarlr ve sy alan evrimde yksek basnl buhar elde edilmektedir. Buhar dahasonra trbinde genileyerek i yapar ve bir miktar s evreye atlrken, bir miktar sda proses

veya snma iin ayrlmaktadr. En yaygn kojenerasyon yntemidir. Gaz trbininden atlan s

deerlendirilerek, ekstra bir boyler ihtiyac olmakszn buhar trbini de kullanlabilmektedir.

ekil-4: Kombine evrimli kojenerasyon

Kojenerasyon teknolojisi ihtiyaca gre ok eitli ekillerde uygulanabilmektedir. Bunlardan

en yaygn uygulamalar olarak, blgesel stma yapan, elektrik retimini stma yaplan blgeye

ve ehir ebekesine veren sistemler, endstriyel tesislerdeki s ve elektrik ihtiyac iin

kurulmu, yine artan elektrii ebekeye veren sistemler gsterilebilir. Bu tesislerin genel


13/73

44

verimleri %70 - %85 civarndadr. Ayrca elektriin ayr, snn ayr retildii sistemlere gre

% 40-%42 daha verimli almaktadrlar. Mhendislik sistemlerinin byk blmnde enerji

gereksinimi s biimindedir. Kat, petrol, elik gda ve tekstil gibi endstrilerde sl ilemler

nemli yer tutar. Bu endstrilerde proses ss genellikle 5 ile 7 atmosfer basnlar arasnda ve

150C ile 200C scaklklar arasnda su buhar ile salanr. Isl ilemlerin youn olduu bugibi endstrilerde elektrik harcamalar da gayet yksektir. Bu bakmdan elektrik ve proses

ssn birarada retimi bu tip sanayilerde gayet ekonomik ve kullanl olabilmektedir.

ou zaman kurulum tasarm yllk toplam s ihtiyac baz alnarak yaplmaktadr.

Kojenerasyon, yllk pik s ihtiyacnn %20 ila %50 sini karlamaldr. Bu da yllk toplam s

ihtiyacnn %60 - %90na denk gelmektedir. Her artta alabilmesi ve sreklilik salanmas

bakmndan iki veya daha fazla kojenerasyon nitesi kullanlmas uygun olmaktadr. Elektrik

retimi iin de mmkn olduu kadar yksek kapasite hedeflenmelidir. Bylece ihtiya fazlasolabilecek elektrik ebekeye lkenin kanunlarna da bal olarak satlabilir. Ekonomik adan

da elde edilen s ve elektriin salad mali fayda ile bu retim iin harcanan enerji maliyeti,

ilk yatrm, iletme giderleri gibi etkiler karlatrlmaldr.


14/73

55

1.2. TRJENERASYON NEDR?Kojenerasyonun bir adm ilerisiyse Trijenerasyon olarak adlandrlmakta olup elektrik, s ve

soutma olarak l kombine jenerasyon eklinde tanmlanmaktadr.

(Bkz.ekil 5).

ekil-5: Trijenerasyon basit grn

Trijenerasyonda, absorbsiyonlu soutma sistemi kullanlarak kojenerasyonun atk gazndan

elde edilen scak su veya buhar ile souk su retilmektedir.

1.3. KOJENERASYONUN AVANTAJLARIKojenerasyonun en byk avantaj ihtiya duyulan enerji trlerinin istenildii zaman ve

miktarda retilebilmesi, dier bir deyile Enerji Bamszldr. Bu avantaj iin en iyi rnek

toplu yerleime uzak konumda olan bir konut veya site olabilir. Bu mekana kurulacak bir

kojenerasyon tesisi ile btn ihtiyalar karlanabilir. Byle bir tesiste herhangi bir yakt enerji

ihtiyacn kolaylkla giderebilecektir. Genelde kojenerasyon sistemleri bir ka yakt

kullanabilecek ekilde dizayn edilmektedir.

Enerji bamszlnn yannda ikinci avantaj olarak Enerji Kalitesi ve Devamll

sralanabilir. Bu konuyu daha iyi anlaya bilmek iin elektrik kesintilerini, voltaj ve frekans

dzensizliklerini ve bu yzden oluan insan saln tehdit edebilecek nitelikteki artlar, rn

ve iilik kaybn, aleyhte oluan rekabet artlarn ve daha saylabilecek benzeri bir ok neden

rahatlkla bulunabilmektedir.


15/73

66

Kojenerasyon sistemlerinin fizibilite almalarnda basit geri deme sresi ou zaman

yln altnda kmakta, dier bir anlatm tarz ile kojenerasyon iin yaplan yatrmn karl

yllk bir sre ierisinde mevcut sistemden daha ucuza temin edilecek enerji retimindeki

tasarruf ile geri kazanlmaktadr.

Bir dier nemli avantaj ise kojenerasyonun evre dostu olmasdr. evre mevzuat ile uyumlu

bir ekipman olmas sayesinde Kyoto Protokolu ile lkelere getirilen sorumluluklar rahatlkla

karlayabilecek durumdadr. Yakn gelecekte Emisyon Transferi iin oluacak pazar iin

para basan bir makina haline gelecektir.

1.4. OTOPRODKTRLK VE KOJENERASYONUN GELECE Otoprodktrlk,Auto-productionn Trke karl olup, kendi ihtiyac iin enerji retimi

yapan gerek veya tzel kii anlamna gelmektedir. Sonu olarak, kendi veya ortaklarnn

ihtiyacn karlayacak miktarda eitli enerji kaynaklarnn kullanmyla kendi mekannda

elektrik, s ve souk su retilmesi olmaktadr. Otoprodktrlk veya Kojenerasyon

uygulamalar lkemizde 1990 ylndan itibaren ve zellikle byk sanayi kurulular tarafndan

kullanlmaya balanm ve gelimeye devam etmektedir. Gnmzde, bu tr uygulamalarn

kurulu gc 2.400 MW am ve Trkiyenin yllk elektrik ihtiyacnn yzde 15ini karlar

duruma gelmitir.

Kojenerasyon ve Otoprodktr uygulamalarnn, ncelikle bir nceki blmde aklanm olan

nedenlerden dolay, zellikle sanayi irketlerinde balam olmas en fazla sanayi irketlerinin

bu nedenlerden etkilendiinin ve ayn zamanda da ilgili kanun ve kararnamelerin onlar

kapsad gereidir. Ancak, teknolojik olarak en gelimi sistemleri kullanan ABDnin artk

kojenerasyon uygulamalarnn en kk birimlerde bile kullanlmasn ilgili kanun ve

ynetmeliklerle tevik etmede olan kararll kojenerasyon kullanmnda byk bir gelime

salamaktatadr. Avrupadaki uygulamalar da ayn ABDde olduu gibi gn getikeyaygnlamakta ve yatrm maliyetlerinin azalmasyla birlikte sayca hzla artmaktadr.ekil

6daTrkiyedeki Otoprodktrlerin dalm grlmektedir.


16/73

77

ekil-6: Trkiyedeki otoprodktrlerin dalm

Kojenerasyonun Trkiyedeki yakn gelecei yeni kurulacak tesislerle birlikte daha geni bir

alana yaylarak uygulanmasyla ekillenecektir. Yani ABDde veya Avrupada nasl yaygn

olarak deiik sektrlerde kullanlyorsa, lkemizde de ayn uygulamalarn ksa sre ierisinde

gerekleeceini greceiz. Zaten son 10 yl iinde kojenerasyon ve otoprodktrlnlkemizde geldii nokta, bundan sonra nerelere gidebileceini bize aka gstermektedir.

ekil 7de Otoprodktr elektrik retiminin toplam retimdeki pay gsterilmektedir.

ekil-7: Otoprodktr retimin toplam iindeki pay

Avrupa ve ABDdeki en kk uygulamalar villalarda ve ufak tip meskenlerde 5 kW olarak,

birka 5 kWlk nitenin paralel kullanmyla da ufak boyutta binalarn ve motellerin

kojenerasyon sistemleriyle donatldn grmekteyiz. ABDde ve Avrupa lkelerinde yaygn

olarak kullanlmaya balanan bu sistem zellikle ticaret merkezlerinde, niversitelerde,


17/73

88

otellerde, hastanelerde, seralarda ve benzeri mekanlarda bulunmaktadr. Bu tr sistemler

paralel alan gaz trbin veya motor sistemlerinden olumakta olup, ihtiyaca uygun seimlerle

eitli byklkte ve adette ekipmandan oluan gruplar meydana gelmektedir. Bu tr

uygulamalarn lkemiz iin kanun ve kararnamelerle belirlenmi olan st snr 1.500 kWa

kadar kabilmektedir. Bir st sistem ise byk boyutta ticaret merkezi, otel, hastane ve benzerikurululardan balayarak sanayi kurulularn da iine alan ve megawatt (MW) seviyesinden

balayan sistemleri kapsamaktadr. Bu tr kojenerasyon sistemleri 100 MWlk sistemlere

kadar ykselebilmektedir.

1.5. KOJENERASYON TESSLERNDEN NERELERDE VE NASIL YARARLANILIR?Kojenerasyon Tesisleri, en gelimi ticari enerji retim sistemi olarak kentsel yerleimler ve

sanayi kesiminde birok uygulama alan bulmaktadrlar. Avrupa lkelerinin ou kojenerasyon

teknolojilerini birok farkl projede kapsaml olarak uygulamaktadrlar.

Kojenerasyon tesisleri bir ok ynden birbirlerinden ayrlrlar. Farkll esas olarak projede

hangi s formundan yararlanlaca belirler. Tesislerin kapasiteleri projeden projeye g ve

s ihtiya miktarna ve ayn zamanda bunlarn aralarndaki dengeye gre deiir. Tesisin

kapasitesine ve elektrik ve s retiminin dengesine bal olarak her proje iin kullanlacak

trbin/motor tipleri ve kapasiteleri farkllk gsterir.

Kojenerasyon Tesisleri (ksaca Kojen Tesisleri) birok farkl sanayide uygulama olana

bulurlar. Bu sanayilerin genellikle enerjiye ayn zamanda hem elektrik, hem de s olarak

ihtiyalar vardr. Kojen Tesislerinden yararlanan birok sanayi kuruluunun byk

miktarlarda doymu veya kzgn buhar ihtiyalar bulunmaktadr. Bu tip sanayilere rnek

olarak petrol rafinerileri, petrokimya kompleksleri, kimya tesisleri, tekstil boyama tesisleri,

kat ve sellz ileme tesisleri, aa ileme tesisleri, gda retim tesisleri, gbre tesisleri, vs.

verilebilir. Baz sanayilerin retim hatlarnda rn kurutma maksad ile byk miktarlarda

scak havaya ihtiyalar vardr. Bu tip sanayilere tula retimi, seramik veya vitrifiye

retimi rnek gsterilebilir.

Kurutma veya stma maksad ile srekli scak havaya ihtiyac olan herhangi bir sanayi dal

Kojen Tesislerinden yararlanabilir. Gda oklama tesisleri, soutma tesisleri veya et, balk,


18/73

99

tavuk veya sebze gibi gdalarn korunmasna ynelik byk souk depolar gibi byk miktarda

souk havaya veya suya ihtiyac olan baz sanayiler absorbsiyon soutuculardan

yararlanabilirler. Absorbsiyon soutucular (veya chillerler) asgari miktarda elektrik tketerek

kojen tesislerinde atk sdan retilen buhar veya scak su vastasyla souk su retirler. Bu

uygulama Trijenerasyon olarak ya da baz tedarikiler tarafndan Kofrijiderasyon diyeadlandrlmaktadr.

Kojen Tesisleri ayn zamanda kentsel yerleimlerin stma ve soutma maksad ile yaygn

olarak kullanlmaktadr. Kent veya uydu yerleimleri ayn zamanda hem elektrik hem de sya

ihtiya duyarlar. Ayn zamanda bir g ve s merkezi olan Kojen Tesisi tarafndan bu yerleim

birimlerine hem elektrik temin edilebilir, hem de ayr ayr bu birimler k dneminde

stlabilir ve yaz dneminde absorbsiyon soutucularla soutulabilir. Kojen Tesislerinden

yararlanan dier kentsel birimler hastaneler, oteller, hipermarketler, byk ambar ve depolar,bankalar, niversite kampuslar ve 24 saat stma soutma havalandrma isteyen byk

yaplardr.

1.6. KOJEN TESS NELERDEN OLUUR?Bir Kojen Tesisinin ana ksmn elektrik jeneratrn dndren src motor oluturur.

Jeneratr dndren 3 farkl src motor vardr, bunlar; Gaz trbini

Gaz motoru

Dizel motorudur

Bu farkl src motorlarn herhangi bir modelinden esas olarak projenin ihtiyac olan k

gcne ve elektrik ile s dengesine bal olarak yararlanlr.

1.6.1. GAZ TRBNGaz Trbini bir rotor zerine yerletirilmi al kanatlardan oluan yksek devirde dner tip

bir makine olup byk miktarda havay sktrp besleyerek gaz veya sv yakt yakmak

suretiyle elektrik jeneratrn dndrmek zere dnen bu rotordan byk g elde

etmektedir. Gaz Trbini byk miktarlarda yksek scaklkta egzost gaz dearj eder, bu


19/73

1010

gazlardan bir atk s kazan vastasyla suyu starak buhar elde edilir. Gaz Trbinleri genelde

5,500 kW st g ihtiyacnda tercih edilirler. Gaz Trbininin sl randmanna bal olarak

egzost gazlarndan s retimi k gcnn 2.5 3 kat miktarndadr.

1.6.2. GAZ MOTORUGaz Motoru dk devirli Otto evrimli ok silindirli 50 ile 3,500 kW gc aralnda

pistonlu makinelerdir. Is k genellikle g knn 1 ile 1.5 katdr.

Gaz Motorlarndan faydal s, soutma eanjrleri, motor blok soutma suyu ve egzoz

gaz eanjrleri ile geri kazanlr.

Gaz Motorlar yakt olarak Doal Gaz, Propan veya Biogazdan yararlanr. Dk

seviyelerde azot oksit emisyonu nedeniyle evre dostudur.

1.6.3. DZEL MOTORLARIDizel motorlarndan da ayn ekilde kojenerasyon maksad ile yararlanlr. Bu niteler ok

silindirli olup 500 ile 22.000 kW k gcndedirler. Dizel motorlar motorin ve ar fuel oil

yaktlarn kullanrlar. Elektrik retim verimi yksek olup dier taraftan atk s retimi greli

olarak dktr ve genellikle g kna eittir.

1.6.4. ATIK ISI GER KAZANIMKojen tesisinin ikinci nemli ksm projeye bal olarak eitli tipte s eanjrlerinin

kullanld atk s geri kazanmdr. Yaralanlacak snn trne gre atk snn trne gre

atk sy geri kazanacak ekipman genel olarak Atk Is Buhar Kazan olarak isimlendirilir.

Bunlar gaz turbinlerinin, gaz motorlarnn ve dizel motorlarn egzost klarna tesis edilirler

ve dorudan egzost gazlar ile suyu starak doymu veya kzgn buhar retirler. Scak egzost

gazlar dorudan veya scak hava eanjrleri ile kurutma ve stma ilemleri iin kullanlabilir.

Gaz ve dizel motorlar ayn zamanda motor blok soutma ve eanjrler vastasyla byk

miktarlarda scak su retirler. te bu ekilde Kojen tesisleri toplam %90 gibi ok yksek bir

sl verimle ayn zamanda elektrik ve s retirler.


20/73

1111

1.7. KOJEN TESSLERN YAKIT SEENEKLERKojen tesislerini iletmek iin esas olarak gaz ve sv olmak zere eitli yaktlar kullanlr.

Kullanlacak yaktlar kullanlacak motor trne gre farkllk gsterir. Gaz trbinleri,

doalgaz, butan, propan veya LPG karm gibi gaz yaktlar ve motorin, nafta, fuel oil gibi

sv petrol rnleri yaklabilir. Gaz motorlar yalnz gaz yaktlardan yaralanrlar, tercihen

doalgaz, propan veya biogaz. Dizel motorlar genellikle motorin, fuel oil gibi yalnz sv

yakt kullanrlar, ancak doalgaz veya sv yakt yakan ift yaktl motorlar da artk dizayn

edilmektedir.

Proje sahipleri gerek temin kolayln gerek fiyatn deerlendirerek projeleri iin en uygun

yakt seeceklerdir, nk kojen tesislerinin ekonomik olarak iletilmesinde yakt girdisi en

nemli husustur.


21/73

1212

2. TRJENERASYON

Trijenerasyon, kojenerasyon teknolojisinin daha verimli bir ekilde kullanlmas ynnde

gelien bir uygulama eklidir. Kojenerasyon sistemleri, gaz trbinleri veya dizel motorlar gibi

verilen yaktn yaklmasyla aa kan enerjiyi aft gcne eviren makinalarla, elektrik ve s

enerjisinin ayn kaynaktan retimini salayabilen sistemlerdir. Trijenerasyon da, bu sistemlere

soutma etkisinin katlmas olarak tanmlanr.

lk trijenerasyon, 1980lerin banda Amerikada uygulanmtr. Bu teknoloji sayesinde s

ihtiyac yannda soutma talebi de olan tesis ve binalarda, zellikle sanayi uygulamalarnda,

ok esnek ve taleplere cevap verebilecek bir zm elde edilebilmektedir. Kojenerasyon

tesislerine, eitli ekillerde sistemler eklenerek trijenerasyon salanabilir. Bunlardan ilki,

tesisten atlan sy geri kazanm eklinde alp bir absorpsiyonlu soutma sistemine vererek

soutulmu su elde etme uygulamasdr. kinci olarak da, buhar sktrmal bir evrim ile

soutulmu su salanmasdr ve bu soutma iin ihtiya duyulan aft gcnn direk olarak

motordan veya trbinden elde edilmesi yntemi ile sistemler birletirilebilir. Dier bir yntem

ise tamamen dnen ksmlardan bamsz, elektrik ile alan bir buhar sktrmal

konvansiyonel makina ile soutma salanmasdr. Bu yntemler iinde en verimli ve en ok

uygulamas olan, absorpsiyonlu soutma sistemidir.

ekil-8: Trijenerasyon

Trijenerasyonun dnyada ok eitli uygulamalar vardr. Bunlardan biri Southampton da

kurulu olan ve 1999 ylnda bu konuda dl alan trijenerasyon tesisidir. Trijenerasyon


22/73

1313

ehirdeki ev ve i yerlerine elektrik s ve soutma ihtiyalarn karlayacak ekilde hizmet

vermektedir. Is ve g retiminde 7 MW lk nite s kayna olarak jeotermal enerji

kaynaklarn kullanmakta, 5.9 MWlk nite ise yakt ile almaktadr. Absorpsiyonlu sistem

ile soutma yapan bu tesise, soutma ksm 1998 ylnda eklenmitir. Dier bir uygulama

Avustralyada, University of Western Sydneyin Nepean kampsnde bulunan trijenerasyontesisidir. Tesis, 680 kW elektrik ihtiyac olan kampse 1 MW elektrik salamakta, 1.532 MW

sy scak su boylerine vermekte ve 1MW soutma salayabilmektedir. Sistem 80C de scak

su salayabilmekte ve maksimum 10C scaklk farkyla suyu geri alabilmektedir. Son yllarda

Trkiyede doalgaz kullanmndaki artla birlikte, doalgazdan elektrik ve s retimi yapan

kojenerasyon sistemleri popler hale gelmilerdir. Halen al makta olan birok sistemin

yannda inas devam eden tesisler de mevcuttur. Bu tip bir tesiste trijenerasyon uygulamasnn

nasl olabileceini ortaya koymak amacyla, stanbulda bulunan, elektrik ve blgesel s

retimi yapan Esenyurt Kojenerasyon Enerji Santrali esas alnarak, absorpsiyonlu soutmasistemi kullanml bu alma yaplmtr. Soutma iin bir sistem tasarlanmas amacyla

soutma yk belirlenmitir. Bu soutma yk belirlenirken pilot bir blge gz nne

alnmtr. Daha sonraki aamalarda kojenerasyon ve absorpsiyonlu sistemler aratrlm,

uygulanabilecek sistemler, verimleri hesaplamalarla ortaya konmutur.

Esenyurt Kojenerasyon Enerji Santrali, stanbulun Esenyurt lesinde kurulu, blgenin

elektrik ihtiyacn ve sl gereksinimlerini karlayacak bir sistem uygulanmasdr. Sistem, 180

MW elektrik ve 180 MW s enerjisi retmektedir. Tesis blgesel stma amacna ynelik

olmas dolaysyla 30.000 konutun s ihtiyacn karlayacak ekilde tasarlanmtr. Elde edilen

elektrik enerjisi de ehir elektrik ebekesine salanmaktadr. Otoprodktrlk modeliyle

kurulan santralin maliyeti 180 milyon dolardr. Kojenerasyon santrali, Amerikan ve Hollanda

ortakldr.


23/73

1414

3. ABSORPSYONLU (YUTMALI) SOUTMA SSTEMLER

Jeotermal s kaynaklar, gne enerjisi ve eitli endstriyel faaliyetler sonucu aa kan atk

s enerjisini kullanarak soutma yapabilmesi en nemli zellii olarak gze arpan

absorpsiyonlu soutma makinalar ok eitli alanlarda soutma amal olarak

kullanlmaktadr. zellikle enerjinin pahal olduu ve ekonomik kullanmn ne kt

gnmzde yenilenebilir enerji kaynaklarnn ve atk slarn deerlendirilmesi bakmndan bu

tip soutma ve stma makinalarna olan ilgi ve ynelim giderek artmaktadr. Genel olarak s

pompalarnda ve soutma makinalarnda buhar sktrmal veya absorpsiyonlu evrimler

kullanlr. Elektrik enerjisini buhar sktrmal evrime gre ok daha az kullanan

absorpsiyonlu evrimde, soutucu akkan olarak sourucu ve soutucu akkandan oluan

akkan ifti kullanlr.Buhar sktrmal evrimde yer alan kompresrn kullandndan ok

daha az elektrik harcayarak (sadece pompa ii iin elektrik gereklidir), ayn ilev yerine

getirilebilmektedir.

Absorpsiyonlu sistemler, dk atk s enerjili tek etkili, direk yakmal ya da yksek s enerjili

buhar veya atk s kullanan ift etkili sistemler olmak zere ana iki grupta toplanrlar. Ticari

makinalarda gerek evrimlerde, ift etkili olan sistemlerde atk s kullananlar iin, soutma

kapasitesinin verilen enerjiye oran olarak tanmlanan STK 0.9-1.1 arasnda, direk yanmal

olanlar iin ise 1-1.2 arasnda deimektedir. Tek etkili sistemlerde genel olarak STK 0.6-0.7arasnda deimektedir.

Absorbsiyonlu soutma evrimleri, birinci ve ikinci olarak adlandrlan, iki farkl akkanla ve

s enerjisi ile alan sistemlerdir. Buharlatrcda buharlaan gaz birinci akkan olup,

soutucu grevi yapmaktadr, bu akkann evrimi gerekletirebilmesi iin ikinci bir akkan

tarafndan yutulmas (absorbe edilmesi) gerekir.

Tek kademeli absorbsiyonlu soutma evrimlerinde, alak basntaki soutucu akkan buhar,

yine alak basnta sv fazna (eriyie) dntrlr. Bu dnm, yutucu (absorban) ad

verilen ikinci bir akkan tarafndan gerekletirilebilir. Absorbsiyon ilemi, karabilen

maddelerin birbiriyle karabilme zellii ve genel olarak soutucu akkan ile yutucu madde

moleklleri arasndaki birleme eilimi nedeni ile meydana gelir. Absorbsiyon ilemi


24/73

1515

esnasnda aa kan s enerjisi, bir kaynak tarafndan alnmaldr. lem esnasnda kan bu

enerji de youma, duyulur ve seyreltilme slarndan meydana gelir.

Soutucu akkan-yutucu eriyiinin basnc, bir eriyik pompas yardm ile artrlr ve bir s

deitiriciden geirilerek, jeneratre gnderilir. Damtma (distilasyon) ilemi ilerejenerasyonun yapld bu jeneratrde, soutucu akkan ile yutucu birbirinden ayrlr. Su

lityum bromid sisteminde olduu gibi, saf yutucu maddenin buharlamayan bir madde olmas

hali, basit bir damtma ilemindeki ayrlma iin yeterlidir. Buna karlk, amonyak su

sisteminde olduu gibi, saf yutucu maddenin buharlaabilen bir madde olmas halinde , paral

bir damtma cihazna gerek vardr. Buharlatrc iindeki soutucu akkan, yutucu maddeden

tam olarak ayrlm halde deildir.

Rejenerasyon yaplm yutucu madde, normal olarak bir miktar soutucu akkan ierir. Sulityum bromid sisteminde olduu gibi, yutucu madde katlamaya meyleder ise, her zaman

znr halde yutucu maddeyi tutabilmek iin , yeterli soutucu akkan mevcut olmaldr.

Baz pratik yntemler ile, zellikle jeneratr iinde yksek scaklklardan saknlarak rejenere

edilmi yutucu iinde istenilen miktarda soutucu akkan braklabilir.

Suyun soutucu akkan, lityum bromid ve su zeltisinin yutucu olarak kullanld, tek

kademeli bir absorbsiyon evrimi emas, ekil-19 da verilmitir. ekil-20 de ise bu evrimin

basnscaklk diagramndaki deiim grlmektedir. Bu devredeki karakteristik deiimler

aada sunulmutur.


25/73

1616

ekil-9: Lityum bromid-su eriyikli tek kademeli absorbsiyonlu soutma evrimi

1 2 Deiimi : Scak ve yksek deriikteki (1) ile gsterilen eriyik, youturucu basncnda

jeneratrden kar. Bu eriyik, absorberden gelen eriyik ile bir s deitiricide soutularak, (2)

noktasnda kslarak absorbere gnderilir.

2 4 Deiimi : Souk ve yksek deriikteki (2) ile gsterilen eriyik, absorber iinde

buharlama basnc ile ayn olan dk bir basnta, (8 ve 9) ile gsterilen soutucu akkan

absorbe eder.

4 5 Deiimi : (4) ile gsterilen eriyik, s deitiricide (5) noktasna kadar stldktan sonra

jeneratre pompalanr.

5 1 Deiimi : (5) noktasnda scak ve seyreltik olarak jeneratre giren eriyik, burada s

ilavesi ile soutucu akkan damtr. Soutucu akkan (6) noktasnda jeneratrden karken,

scak ve yksek deriikteki eriyik ise jeneratr (1) noktasnda terk eder.


26/73

1717

6 7 Deiimi : Scak ve yksek basnta (6) noktasnda youturucuya giren soutucu

akkan buharlar, youarak bu elemandan (7) noktasnda kar.

7 8 Deiimi : Scak sv fazndaki soutucu akkan bir kslma vanasndan geirilerek

dk basnta buharlatrcya gnderilir. Buharlatrcda soutulan ortamdan alnan s ilebuharlaan soutucu ortam buray soutur. Souk ve dk basnta (8) noktasndaki soutucu

akkan buharlar, (3) ile gsterilen absorber iinde eriyik tarafndan absorbe edilir.

ekil-10: Lityum bromid-su eriyikli tek kademeli absorbsiyonlu soutma evriminin basn-

scaklk diagram


27/73

1818

3.1. PRATK ABSORBSYONLU SOUTMA EVRMLER

Duyulur s geileri, eriyiin snmasnn ve absorbe edici akkann buharlama

karakteristiklerinin neden olduu olumsuz etkiler, ou zaman tek kademeli absorbsiyonlu

soutma evrimlerinde gz nne alnmaldr. Jeneratrden absorbere tanan scak absorbe

edici akkan, bir miktar sl enerjinin kaybna neden olur.

Kullanlan bir sv sv tipi s deitiricisi, jeneratrden kan absorbe edici akkandaki bu

s enerjisinin nemli bir ksmnn, jeneratre geri dnen eriyie geerek bir s kazanc

salamasna yardmc olur.

Tek kademeli absorbsiyonlu soutma evriminde yaplacak dzeltmeler, bu sistemin

performans katsaysn birden byk yapamaz. Baka bir deyile,soutucu akkann birimktlesinin retimi iin jeneratrde kullanlan s, soutucu akkann birim ktlesinin

buharlatrcda, bukarlarken evreden ald sdan fazla olamaz. stenirse ift etkili

buharlatrc ve ift etkili jeneratr prensipleri kullanlarak, sistemin performans bir miktar

artrlabilir. Su lityum bromid iftinde, biri dardan s enerjisi ile alan yksek scaklk

basnta jeneratr, dieri bu jeneratrden kan youma ss ile ile alan dier bir jeneratr.

Olmak zere, sistemde iki jeneratr kullanlr. Her iki jeneratrden kan soutucu akkan

buharlatrcya gnderilir.

3.2. SOUTUCU AKIKAN ABSORBE EDC FTNN KARAKTERSTKLER

Soutucu akkan ve absorbe edici iftinde oluan bir absorbsiyonlu soutma sistemi iin

aadaki artlarn yerine getirilmesi gerekir.

1. Kat Fazn Olmamas: Gz nne alnan scaklk ve deiriiklik aralklarnda, hibir

zaman soutucu akkan absorbe edici ifti kat fazda olmamaldr. Her hangi bir yerdekatlama olduu taktirde, burada ak duracandan buradaki cihazn devre d kalmasna

neden olacaktr.

2. Buharlama Oran: Soutucu akkan, absorbe ediciye gre ok daha kolayca

buharlaabilmelidir. Bu ekilde iki akkan kolaylkla birbirinden ayrlabilir.


28/73

1919

3. Birleme Eilimi: Absorbe edici, absorbsiyonun olduu artlarda soutucu akkan ilekuvvetli bir birleme eiliminde olmaldr. Bu eilim:

a. Raoult kanunundan negatif bir sapmaya neden olur ve bunun sonucunda soutucu

akkan iin aktivite katsaysn bir deerinin altna drr,

b. Sistemde devreden absorbe edici miktarn azaltr ve sonuta duyulur s etkilerinden

enerji kaybn azaltr.

c. Is deitirci boyutlarn kltr.

Jacop, Albright ve Tucker tarafndan yaplan hesaplarda, kuvvetli birleme eilimin de

sakncalar olabildii gsterilmitir. Seyreltik eriyiklerde bu eilimin olmas, jeneratrde

absorbe edici ile soutucu akkann birbirinden ayrlmas iin ilave sya gerek duyulur.

4. Basn: Sistemdeki iletme basnlar normal seviyelerde olmaldr. Yksek basnlar

kaln cidarl cihazlar gerktirir ve akkann pompalanmas iinnemi elektrik enerjisine

ihtiya dourur. Alak basnlar (vakum) ise byk hacimli cihazlar ve soutucu akkan

buharlarnn basn dm iin zel elemanlar gerektirir.

5. Karallk: Sistemdeki akkanlarn yllarca grev yapabilmesi ve zamanla zelliklerinin

deimemeleri iin, devrede kullanlan akkanlarn hemen hemen mutlak anlamda kararl

olmas istenir.

6. Korozyon: Kararszlk sonucunda akkanlar veya eitli maddeler, konstrksiyonda

kullanlan malzemeleri andrabilir. Olumsuz etkileri azaltmak iin devrede korozyon nleyici

maddeler kullanlmaldr.

7. Emniyet: Konutlarda kullanlan soutma devrelerindeki akkanlar, zehirsiz ve de

yanmaz olmaldr. Endstriyel kullanmlarda bu art, fazla nemli deildir.

8. Tanm zellikleri: Soutucu akkann ve absorbe edicinin vizkozite, yzey gerilme,

sl yaylm ve difzivite (yaylm) katsaylar nemli karakteristik zellikleridir. rnek olarak,

akkann dk vizkoziteye sahip olmas, s ve ktle geiini iyiletirirken, pompalama

problemlerini azaltr.


29/73

2020

9. Gizli Buharlama Iss: Devrede dolaan soutucu akkan ve absorbe edici miktarnn en

az deerde olabilmesi iin, soutucu akkann gizli buharlama ss byk olmaldr.

Burada sralanan btn istekleri gerekletiren bir soutucu akkan absorbe edici iftinipratikte bulmak mmkn deildir. Amonyak su ve su lityum bromid iftleri bu istekleri

belirli artlarda yerine getirdiklerinden ticari olarak ok kullanlr.

Amonyak su ifti birok istei karlamasna ramen, buharlama oran ok kk ve alma

basnc olduka yksektir. Ayrca amonyan bina ii kullanmlar iin snrlamalar vardr.

Su lityum bromid iftinin stnlkleri; yksek emniyet byk buharlama oran, byk

birleme eilimi, byk kararllk ve byk gizli buharlama ss olarak olarak saylabilir.Bununla beraber bu ift; katlamaya meyillidir. Soutucu akkan, 0C scaklkta buz haline

dntnden, bu ift dk scaklklardaki soutma iin kullanlmaz. Absorberde zellikle

hava ile soutma veya baz snrl uygulamalarda ise su ile soutma kullanlyorsa, orta

deriiklerde lityum bromid kristalleir. Bununla beraber, absorbe edici iin baz tuz karmlar

kullanmak, hava ile soutma halinde kristalleme tehlikesini azaltabilir. Su lityum bromid

iftinin dier sakncalar ise, bu iftin dk alma basnlar gerektirmesi ve bu

basnlarda,lityum bromid eriyiinin vizkositesinin byk olmasdr. Pratikte uygun ciha

dizaynlar kullanlarak, bu sakncalar yok edilebilir. Dier baz nemli soutucu akkan

absorbe edici iftleri aada sralanmtr:

1. Amonyak - eitli tuzlar

2. Metil amin eitli tuzlar

3. Alkoller eitli tuzlar

4. Amonyak eitli organik zcler

5. Kkrt dioksit - eitli organik zcler

6. Halojenize edilmi hidrokarbonlar eitli organik zcler

Bu iftlerden birka, nispeten basit evrimler iin uygun olup, su - lityum bromid iftinde

grlen kristalizasyon problemi bu iftlerde yoktur. Henz bu iftlerin ou hakknda

kararllk ve korozyon bilgileri yetersizdir. Bununla beraber, fluorosoutucu akkanlar

dndaki dier soutucu akkanlarn bir miktar zararl olduu bilinmektedir. Karlalabilen


30/73

2121

baz problemler, korozyon giderici, kristallemeyi nleyici veya s geiini artc katk

maddeleri ile zlebilir.

3.3. TERMODNAMK ANALZ

Termodinamiin birinci kanunu analizi, yeni soutucu akkan absorbe edici iftlerinin

aratrlmasnda, evrimlerin performansnn iyiletirilmesinde, iletme artlarnn etkilerinin

belirlenmesinde gereklidir. Aada su lityum bromid ve amonyak su iftleri ile alan

absorbsiyonlu soutma makinelarna ait iki rnek verilmitir.

Termodinamiin ikinci kanun analizi ise evrimdeki her bir ilemin, tesinmezlik deerinin

bulunuu iin gereklidir. Bu tip analiz iin kullanlabilirlik kavram gz nne alnmaldr.

Kinetik ve potansiyel enerjilerin ihmal edildii durumlarda, bir sistem iin kullanlabilirlik

B = h - ho - To (s - so)

eklinde hesaplanr. Bu bantda

B = birim ktle iin kullanlabilirlik

h = antalpi

ho = ortam artlarndaki antalpi

To = ortamn mutlak scakl

s = antropi

so = ortam artlarndaki antropi

anlamndadr. Absorbsiyonlu soutma makinalarna ikinci kanun uygulamas, en byk

kullanlabilirlik kaybnn jeneratrde olduunu vermektedir.

3.4. SU LTYUM BROMD ABSORBSYONLU SOUTMA MAKNALARI

ekil-19 gz nne alndnda, buharlatrcdaki soutucuda akkan debisi iin

RE =QE / (hv hl)


31/73

2222

eitlii yazlabilir. Bu eitlikte;

RE = buharlatrcdaki soutucu akkan ktlesel debisi,

QE = buharlatrc soutma yk

Hv = buharlatrc knda soutucu akkan buharnn antalpisi,Hl = youturucudan gelen sv soutucu akkann entalpisi

anlamndadr. Dier taraftan, absorberden kan seyreltik soutucu akkan miktarndan,

jeneratrden gelen zengin karm miktarnn karlmas, gz nne alnan soutucu birim

ktlesine eit olduundan

RAX RG(X 1) = 1

yazlabilir. Bu eitlikte ise;

RA = absorberden kan eriyik iindeki soutucu akkan ktlesel oran

RG = jeneratrden kan eriyik iindeki soutucu akkan ktlesel oran

X = absorberden kan eriyik ktlesinin birim soutucu akkan ktlesine oran

X 1 = jeneratrden kan eriyik ktlesinin birim soutucu akkan ktlesine oran

l = soutucu akkan birim ktlesi anlamndadr. Bu eitlik

(1 WFSA)X (1 WFSG)(X 1) = 1

eklinde yeniden dzenlenebilir. Burada;

WFSA = absorberdeb kan eriyikteki lityum bromid ktlesel oran

WFSG = jeneratrden kan eriyikteki lityum bromid ktlesel oran

anlamndadr. Lityum bromid deriikleri

WFSA = 0,589

WFSG = 0,650

deerlerinde alndnda,


32/73

2323

(1 0,595)X (1 0,646)(X 1) = 1

0,405X -0,354(X 1) = 1

X = 12,67

deerini verir.

ekil-21 de lityumbromr-su ile alan bir absorbsiyonlu soutma sistemi grlmektedir.Sistemde dolaan soutucu akkan buharlatrcya sv olarak girer ve burada doymu buhar

haline geer. Bu esnada hal deiimi iin gerekli sy evreden alr, byle soutma etkisi

salanm olur ve evre scakl drlr. Doymu buhar halindeki soutucu akkan buradan

absorbere geer ve burada kaynatcdan gelen zengin karmla (sourucu bakmndan zengin)

birleir, yani sourulur. Bu ilem srasnda absorberden s ekilerek ekzotermik olan bu

reaksiyonun etkisi, dolaysyla soutucu akkann sourulma miktar arttrlr.

ekil- 11: LiBr-Su absorbsiyonlu soutma evrimi

Absorberden kan ve fakir hale gelen karm (sourucu bakmndan fakir) bir pompa

tarafndan basnc ykseltilerek kaynatcya doru gnderilir. Kaynatcya giderken de s

deitiricisinden geerek bir miktar s alr ve scakl artar. Daha sonra kaynatcya giren

karmn, dardan verilen s enerjisi etkisi ile scakl artar ve soutucu akkan

buharlaarak karmdan ayrlr. Sourucu bakmndan zengin hale gelen karm kaynatcdan

karak absorbere geri dner, bu srada kaynatcya gitmekte olan fakir karma s

deitiricisinden geerek s verir. Buharlaarak karmdan ayrlan soutucu akkan ise

youturucuya girer ve hal deitirerek doymu sv halinde youturucudan kar. Bu ilem


33/73

2424

srasnda evreye s atlr. Yksek basnca sahip olan bu duymu sv akkan kslma

vanasndan geerek dk basnca geniler ve tekrar buharlatrc giriine gelmi olur.

Kayplar ihmal edilirse youturucu basnc soutucu akkann youma basnc, buharlama

basnc da akkann buharlama basncdr.


34/73

2525

4. KOJENERASYONA ABSORPSYONLU SOUTMA SSTEMUYGULANMASI VE ANALZ

4.1. SSTEMN TASARIMI

Absorpsiyonlu soutma sistemlerinin en uygun ve ekonomik kullanm yerlerinden biri

kojenerasyon iin uygulanmalardr. Bu enerji santrallerinden evreye atlan atk snn

absorpsiyonlu sistemlere s girdisi olarak salanmas ile soutma ihtiyac olan yerlere ynelik

bir kullanm mmkn olmaktadr. Soutma ilemi aynen blgesel stmada olduu gibi

kullanlabilir veya farkl soutma ihtiyalar iin dizayn edilerek uygulanabilir. Bilindii gibi

dardan bir enerji gereksimi olmad ve az bir elektrik tkettii iin ayn zamanda ekonomik

olarak da uygun bir kullanm olduu aktr. Yaz aylarnda blgesel stma ihtiyacnn genelde

olmamas sebebiyle kojenerasyon santrallerinden kullanlmadan atlan s daha da artmak tadr.Bu sistemin verimliliinin dmesine ve sadece tek ynl retim yaplmas sonucunu

dourmaktadr. Absorpsiyonlu soutma kullanlmas, hem retim eklinin fazlalamas hem de

sistemin veriminin dmemesi asn dan da kullanl olmaktadr.

Blgesel stma hizmeti veren Esenyurt Kojenerasjon Santralinde de 180 MW s retimi

gerekletirilebilmektedir. Bu s retiminin yaklak 120 MW lk ksm her alma artnda

evreye s olarak verilmektedir. Tesiste kullanlan kombine evrim kapsamn da atk s, gaz

trbini evriminde bacalardan, buhar trbini evriminde ise hava soutmal youturucudan(ACC) evreye verilmektedir. Absorpsiyonlu soutma sistemi iin gerekli snn ACCden

salanmas tasarlanmtr.

Atk s kullanm iin buhar evrimi sonunda oluan youma ileminin alma

artlar incelenmitir. Buhar yaz alma artlarnda 65.7C scaklk ve 0.18 bar

basnta youmaktadr. Bu kaynakla nasl bir absorpsiyonlu sistem kulanlabilecei

aratrlm ve dk basnl buhar kaynaklar iin tek etkili sistemlerin uygun olduu

grlmtr. Blgesel soutma yaplacak blgede, soutulacak yerler 3 katl 90 blok olarakbelirlenmi (pilot blge) ve proje erevesinde bir kat iin hesap yaplp toplam soutma yk

belirlenmitir. Tek bir kat soutma yk 22998 W olarak bulunmutur. Sistemin salamas

gereken soutma etkisi gz nne alnan binalar iin toplam 6.217 MW olarak hesaplanmtr.

Bylece absorpsiyonlu soutma sisteminin buharlatrc yk de belli olmutur.


35/73

2626

4.2. TEK ETKL SSTEMN ANALZ

Notasyon Listesi

T Scaklk

X DeriimSTK Soutma Tesir Katsays

Q Geen Is Miktar

H Entalpi

m Ktle

P Basn

S Entropi

Kullanlabilirlik

kinci Kanun Verimi

Alt ndisler:

b Buharlatrc

k Kaynatc

yo Youturucu

a Absorber

IE Is deitiricisi

ncelikle, tasarlanan sistem iin uygun soutucu akkan seimi, ayn alma artlarnda

karlatrmal bir STK incelemesiyle ile yaplmtr. Bunun haricinde baka kriterler de gz

nne alnmtr. Yksek kapasitede bir soutma ihtiyac olmas ve buharlatrc

scaklklarnn uygun olmas sebebiyle hesap yapmadan da lityumbromr-su iftinin sistemimiz

iin uygun olduu sylenebilir. Sistemde kullanlmak zere soutucu akkan seimi yaplrken

farkl akkan ifti iin STKlar hesaplanm ve deerler karlatrlmtr. Bu karlatrma,

her iin de, 60C kaynatc scakl, 30C absorber scakl, 20C youturucu scakl

ve 4C buharlatrc scakl esas alnarak yaplmtr. Bu deerler tasarlanacak sistemin

dizayn deerlerine ok yakn deerlerdir. Gnmzde kullanm en yaygn olan soutucu

akkan itleri, lityumbromr-su ve su-amonyak akkanlardr.


36/73

2727

Bu akkanlara alternatif, iyi performanslar salayabilecek soutucu akkanlar da vardr.

Bunlardan biri sucarrol orjinal isimli lityumbromr-etilen glikol soutucu akkan iftidir.

Hesaplar sonucunda, sistemimiz iin en uygun olan ve en yksek STK deerini verecek olan

akkan lityumbromr-su akkan ifti olarak belirlenmitir. Elde edilen deerlerTablo-1 de

verilmitir. Soutucu akkann seilmesi ardndan tasarm yaplmas dnlen absorpsiyonlusistem iin modelleme yaplm ve yaplacak hesaplarda girdiler, kabuller gibi ana noktalar

ortaya konmutur. Absorbsiyonlu soutma sistemi ile yaratlacak soutma etkisi soutma yk

hesab ile 6127 kW olarak daha nce belirlenmiti. Ayn ekilde soutulacak su scakl da

ticari uygulamalar baz alnarak 7C ile binalara gnderili ve 12C binalardan dn olarak

belirlenmitir. Bu bilgilerden yararlanarak buharlatrc scakl 5C alnmtr. Kaynatc iin

gerekli s kaynann yaz artlarnda 65.7C de buhar olmas dolaysyla, kaynatc scakl

da 10C scaklk farkyla 55.7C alnmtr.

Tek etkili sistem analizi yaplrken termodinamiin birinci kanunu asndan inceleme yaplm

ve sistem ii tersinmezliklerin olmad ideal absorpsiyon evrimi olduu kabul edilmitir.

Bu kabulde:

Absorberde ve buharlatrcda basncn sabit olduu,

Kaynatc ve youturucuda basncn sabit olduu,

Absorberde solsyonun tekrar devridaim olmad,

Pompada ve kslma vanasnda tersinmezlik olmad,

Ak srasnda srtnme kayplarnn, dolaysyla basn dmnn olmad,

gz nne alnmaktadr.


37/73

2828

Tablo 1: Akkanlarn karlatrlmas

Tek etkili sistemler iin, pratikte uygulanabilirlii en uygun hallerin ve scaklklarn alnd

hesaplamalar almada ayrntl olarak irdelenmitir. Youturucu ve absorberden atlan snn

seri balanm soutma suyu devresine verilmesi tasarlanm ve soutma suyu giri k

scaklklar absorber ve youturucu scaklklarna gre belirlenmitir. Sitemin analizine

kabuller ve girdiler ortaya konarak balanmtr. Sonraki aamada her eleman iin birinci

kanun yazlarak zmleme yaplmtr.

Birinci Kanunun analizi

Buharlatrc iin birinci kanun:

Qb = m10 (h10- h9)

Absorber iin birinci kanun ve ktlenin korunumu:

Qa = m10h10+ m6h6- m1h1

m1 = m10+ m6

m6 x6 = m1 x1

Kslma vanalar iin birinci kanun:


38/73

2929

h5=h6, h8=h9 , h1=h2

Kaynatc iin birinci kanun:

Qk = m7h7+ m4h4- m3h3

Youturucu iin birinci kanun:

Qyo= m7 (h7- h8)

STK deeri de ;STK = Qb / Qk eklinde hesaplanm ve u sonular elde edilmitir.

kinci Kanun Analizi

Bir enerji kayna bulunduu zaman, bunun ne kadarnn ie dntrlebilecei aratrlr.

Belirli bir miktardaki enerjiden elde edilebilecek ii veren zellik kullanlabilirliktir. Ayrca bir

sistem iin birinci kanun verimi her zaman doru sonu veremeyebilir. Bu bakmdan bir de

ikinci kanun verimine baklmaldr. kinci kanun verimi, gerek sl verimin, ayn artlarda

olabilecek en yksek (tersinir) sl verime orandr. Bu amala, tek etkili sistem iin, sistemde

bulunan her bir eleman gz nne alnm ve kullanlabilirlik fark hesaplamalar yaplmtr.

Kullanlabilirlik fark ayn zamanda tersinir ii ifade etmektedir. Ayrca bulunan

kullanlabilirlikler yardmyla ikinci kanun verimi de hesaplanmtr. Kullanlabilirliin tanm;

= (h - h0) T0 (S S0)

olarak verilmitir. Sistemin evre scakl stanbul yaz artlar iin, To=303 K olarak

alnmtr.


39/73

3030

ekil-12: Tek etkili LiBr-Su evrimi

Her bir eleman iin kullanlabilirlik;

Youturucu:

yo= m7(7- s) + m11,12 (11 -12)

Buharlatrc:

b = m10(10 9) + m15,16 (16 -15)

Absorber:

a = m11 m1010 m33 + m13 (13 -14)

Kaynatc:

k = m44 m77 m33 + m18 (18 -17)


40/73

3131

Is Deitiricisi:

IE = m4(5 4) + m2 (3 2)

formlasyonuyla hesaplanm ve

= b /elemanlar

tanmyla verilen ikinci kanun verimi bulunmutur.

Buharlatrc : -402.45

Youturucu : -58.6

Abssorber : -542.52

Kaynatc : -144.616

Is Deitiricisi : -497.11Toplam : -1645.296

: 0.25

Sonular

Hesaplarla elde edilen birinci kanun STK deerleri, endstride kullanlan deerlerin biraz

zerinde kmtr. Bunun da sebebi sistemin hesaplar yaplrken ideal sistem olarak alnmas

ve tamamen teorik anlayla hesap yaplmasdr. Kayplar ihmal edilmi ve tersinmez bir sistem

olduu dnlm tr. Ayrca sisteme s veren ve alan eitli akkanlarn scaklklar da

STKy etkilemitir. Ancak ikinci kanun verimi hesaplandnda, tersinmezliklerin de hesaba

katlmasyla verim buna bal olarak dmtr.

Tek etkili sistemlerde STK lar, buharlatrc, youturucu, absorber ve kaynatc

scaklklaryla kontrol edilmektedirler. Bu scaklklar da:

Tb , buharlatrc scakldr ve retilen soutulmu su scakl ile kontrol edilir.

Tab , absorber scakldr ve soutma suyu k scakl ile kontrol edilir.

Tyo , youturucu scakldr ve soutma suyu k scakl ile kontrol edilir.

Tk , kaynatc scakldr ve s kaynann k scakl ile kontrol edilir.


41/73

3232

Bu ekilde scaklklarn nasl deitii ortaya konduktan sonra, bunlarn STK zerinde

etkilerine de baklabilir.

Yksek soutulmu su scakl retimi soutma kapasitesini ve STKsn ykseltir.

Dk soutma suyu scaklklar, daha yksek STK ve soutma kapasitesi salar. Yksek s kayna scakl STK y ok deitirmez ancak soutma kapasitesini arttr.

Ayn kaynatc scaklnda, buharlatrc, youturucu ve absorber scaklklarnn deiiminin

STK zerinde etkisi grafikler yardmyla incelenmitir. Bu sonular daTablo-3 ve ekil-22 , 23

ve 24 te verilmitir.

Tablo-2: evrim noktalarnn zellikleri


42/73

3333

Tablo-3: eitli alma artlarna gre deriimler

ekil-13: Youma scaklna gre SKT deiimi


43/73

3434

ekil-14: Absorber scaklna gre SKT deiimi

ekil-15: Absorber scaklna gre SKT deiimi


44/73

3535

5. RNEK SSTEM DZAYNI VE FZBLETS

5.1. KABULLER:

ekil-16: Sistem Tasarm

Sistem Tasarm :

2.000 ekW elektrik retimi

Egzost sisteminden, 10 bar basnta buhar retimi

Blok ssndan (ceket & ya soutma) 70 90 C Scak Su retimi

o 70 90 C su ile 6 ay bina stma;

o 70 90 C su ile 4 ay bina soutmas (absorbsiyonlu chiller ile 7 12C souk

su retilecektir.)

5.500 ekW deerine kadar motor tercih edilmektedir. 5.500 ekW deerinin zerinde ise gaz

trbinleri tercih edilmektedir. nk elektriksel verimler;

Motor iin : %41

Trbiniin : %31 olmaktadr.


45/73

3636

Makina Bilgileri :

Sistemin gc :

Elektrik : 2.000 ekW

Mekanik : 2.070 bkW

Yakt : DoalgazAlt sl deeri : 8.250 kcal/Nm3 34.535 kj/Nm3

Fiyat : 22-cent / Nm3

Tketim : 511 Nm3 /h

Sistemin rettii Islar:

Egzost Sistemi

Scakl : 450C

Debisi : 11.551 kg/h

Cp : 1.163 kj/kg.C

Blok Soutma Iss

Ceket + Ya soutma : 951 Kw

ekil-17: Sistem emas


46/73

3737

ekil-18: rnek sistem doalgaz motoru ile elektrik retimi ve atk slar diagram


47/73

3838

5.2. ATIK ISLARIN GER KAZANIMI

5.2.1. BUHAR RETM

Enerji Kayna : Atk Egzost GazScakl : 450C


Cp : 1.163 kj/kg.C

Sistem : Atk Gaz kazan ile

10 bar basnta doymu buhar retimi

Su giri scakl : 102CSu giri entalpy : 427 kj/kg

Buhar scakl : 184C

Buhar entalpy : 2.776 kj/kg

Egzost

Giri scakl : 450C

k Scakl : 207C


Cp : 1.163 kj/kg.C

Giren Enerji

Q = m . Cp . t

Q = 11.551 x 1,163 x (450 207)

Q = 3.265.000 kj/h

Q = 907 kW


48/73

3939

retilen buhar miktar

Q = m . (hbuhar - hsu)

3.265.000 = m (2.776 427)

m = 1.390 kg/ h

5.2.1.1. ATIK ISI GER KAZANIM KAZANI DZAYNI

Atk Gaz scakl : 450 C

Atk gaz debisi : mg = 11.551 kg/h

: Vg = 9.340 m3/h (450 C iin)Cp : 1.163 kj/kgC = 0,278 kcal/kgC

Buhar basnc : 10 bar

Buhar scakl : ts =184 C

Su giri scakl : 102 C

Tip : 5 geili

Boy : L = 6 m

Kullanlan boru ap : 70 / 76 mm d0 = 73 mm

1. Gei:

Gaz giri k scaklklar : t1= 450 c t2 =335 C

Q = Is yk : Q = mg Cp t

Q = 11.551 x 0,278 x (450 335) = 369.017 kcal/h

( ) ( )( )

( )s

s

ss

LOSF

tt

tt

ttttT

=

2

1

211

ln

Logaritmik ortalama scaklk fark :203 C


49/73

4040

tw1 = Boru zeri scaklk

tw1 = ts + 10 = 184 + 10 = 194 C

tw2 = Ortalama duman gaz scakl

tw2 = (t1 + t2) / 2 = (450 + 335) = 392 C

tm = ( tw1 + tw2 ) / 2 = (194 + 392) = 293 C b = 0,111

Boru stma yzeyi : FB = Ld 0

FB = 3,14 x 0,073 x 6 = 1,37532 m2

F1 = 52 m2 kabul deeri iin boru adedi n1 = 52 /1,37532 = 38 adet

Duman gazlarnn getii kesit : Fr = 4/)(2

ndi

Fr = (3,14 x (0,07)2 x 38) / 4 = 0,146 m2

Us = Duman gazlarnn hacimsel debisi:

Us =3600)273450(

)273)2/)((( 21+

++ ttVg

Us =3600)273450(

)273)2/)335450(((9340

+

++= 2,39 m3/s

WR = Duman gazlarnn hz: WR = Us / Fr

WR = 16,3 m/s

= Is transfer katsays :16,005,0

79,07,23

i

R

dL

bW

= (gazlar boru iinden akyor)

= 34,6 kcal/m2hC

F1 kontrol;

F1 =1

1

LOSFT

Q

=

2036,34

369017

= 52,4 m2 52 m2 kabul deeri uygun


50/73

4141

2. Gei:

Gaz giri k scaklklar : t1= 335 c t2 = 275 C

Q = Is yk : Q = mg Cp t Q = 11.551 x 0,278 x (335 - 275) = 192.530 kcal/h

( ) ( )( )

( )s

s

ss

LOSF

tt

tt

ttttT

=

2

1

211

ln



tw1 = ts + 10 = 184 + 10 = 194 C


tw2 = (t1 + t2) / 2 = (335 + 275) = 305 C

tm = ( tw1 + tw2 ) / 2 = (194 + 305) = 249 C b = 0,116


FB = 3,14 x 0,073 x 6 = 1,37532 m2



ndi

Fr = (3,14 x (0,07)2 x 33) / 4 = 0,127 m2


Us =3600)273450(

)273)2/)((( 21+

++ ttVg

Us =3600)273450(

)273)2/)275335(((9340

+

++= 2,07 m3/s


51/73

4242


WR = 16,3 m/s


79,07,23

i

R

dL

bW


= 36,2 kcal/m2hC

F1 kontrol;

F1 =1

1

LOSFT

Q

=

1182,34

192630


3. Gei:



Q = 11.551 x 0,278 x (275 - 241) = 109.101 kcal/h

( ) ( )( )

( )s

s

ss

LOSF

tt

tt

ttttT

=

2

1

211

ln



tw1 = ts + 10 = 184 + 10 = 194 C


tw2 = (t1 + t2) / 2 = (275 + 241) = 258 C

tm = ( tw1 + tw2 ) / 2 = (194 + 258) = 226 C b = 0,118


FB = 3,14 x 0,073 x 6 = 1,37532 m2


52/73

4343



ndi

Fr = (3,14 x (0,07)2 x 30) / 4 = 0,115 m2


Us =3600)273450(

)273)2/)((( 21+

++ ttVg

Us =3600)273450(

)273)2/)241275(((9340

+

++= 1,91 m3/s


WR = 16,5 m/s


79,07,23

i

R

dL

bW


= 37,1 kcal/m2hC

F1 kontrol;

F1 =1

1

LOSFTQ

= 731,37109101 = 40,4 m2 41 m2 kabul deeri uygun

4. Gei:



Q = 11.551 x 0,278 x (241 - 220) = 67.386 kcal/h

( ) ( )( )

( )s

s

ss

LOSF

tt

tt

ttttT

=

2

1

211

ln



53/73

4444


tw1 = ts + 10 = 184 + 10 = 194 C


tw2 = (t1 + t2) / 2 = (241 + 220) = 230 C

tm = ( tw1 + tw2 ) / 2 = (194 + 230) = 212 C b = 0,120


FB = 3,14 x 0,073 x 6 = 1,37532 m2



ndi

Fr = (3,14 x (0,07)2 x 29) / 4 = 0,111 m2


Us =3600)273450(

)273)2/)((( 21+

++ ttVg

Us =3600)273450(

)273)2/)220241(((9340

+

++= 1,81 m3/s


WR = 16,2 m/s


79,07,23

i

R

dL

bW


= 37,2 kcal/m2hC

F1 kontrol;

F1 =1

1

LOSFT

Q

=

462,37

386.67



54/73

4545

5. Gei:


Q = Is yk : Q = mg Cp t Q = 11.551 x 0,278 x (220 - 207) = 41.715 kcal/h

( ) ( )( )

( )s

s

ss

LOSF

tt

tt

ttttT

=

2

1

211

ln



tw1 = ts + 10 = 184 + 10 = 194 C


tw2 = (t1 + t2) / 2 = (220 + 207) = 213 C

tm = ( tw1 + tw2 ) / 2 = (194 + 213) = 203 C b = 0,121


FB = 3,14 x 0,073 x 6 = 1,37532 m2



ndi

Fr = (3,14 x (0,07)2 x 28) / 4 = 0,107 m2


Us =3600)273450(

)273)2/)((( 21+

++ ttVg

Us =3600)273450(

)273)2/)207220(((9340

+

++= 1,75 m3/s


55/73

4646


WR = 16,2 m/s


79,07,23

i

R

dL

bW


= 37,5 kcal/m2hC

F1 kontrol;

F1 =1

1

LOSFT

Q

=

295,37

41715


5.2.1.2. ATIK ISI GER KAZANIM KAZANI TOPLAM ISI KAPASTES

QToplam = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

QToplam = 369.017 +192.530 +109.101 + 67.386 + 41.715

QToplam = 780.000 kcal/h = 907kWh

ekil-19: rnek sistem atk s geri kazanm buhar kazanm


56/73

4747

5.2.2. 70 90 C SICAK SU RETM

Enerji Kayna : Blok ss (ceket & ya soutma)

Kapasite : 951 kW

Sistem : Blok ss yardmyla 70 90C scak su retilmesi

Q = 951 kW = 818.000kcal/h

Q = m . Cp . t

818.000 = m 1 (90 70)

m = 40.900 kg/h

5.2.3. ABSORBSYONLU SOUTMA SSTEM

Absorbsiyonlu soutma ile 7 12C souk su elde edilerek bina soutmasnda kullanlacaktr.

70 90C scak su kayna ile alacak, tek kademeli lityum bromid absorbsiyonlu sistemi

kullanm iin aadaki dizayn artlar kabul edilmitir.


57/73

4848

ekil-20: Lityum bromid-su eriyikli tek kademeli absorbsiyonlu soutma evrimi

Buharlatrc scakl ( 8 noktas) : 5C

Absorber denge scakl (3 noktas): 25C

4 noktas eriyik scakl: 25C5 noktas eriyik scakl: 48,3C

1 noktas eriyik scakl: 55,7C

2 noktasnda eriyik scakl: 45C

6 noktasnda soutucu akkan buhar scakl: 96,1C

7 noktasnda soutucu akkan scakl: 45C

9 noktasndaki soutucu akkann tamas: 8 noktasndaki debiye gre %2,5

Absorberden kan eriyik ktlesinin birim soutucu akkan ktlesine oran: X=12,67

Soutma suyu giri scakl: 30C

Sistemde asal madde yoktur.

Soutma kulesi su debisi: 0,0646 m3/s

Lityum bromid diagramlar ve su buhar tablolar kullanlarak, sistemdeki eitli elemanlardaki

akkan debilerini, s yklerini ve soutma tesir katsaysn (COP) hesaplamak istersek;


58/73

4949

Buharlatrcya giri ve ktaki enalpiler:

8 noktas : hv = 2510,6 kj/kg

7 noktas : hl = 125,79 kj/kg

8 ile 9 arasndaki fark : h = hv hl = 2363,3 kj/kg

1 kW soutma yk iin soutucu akkan debisi :

skgkgkJ

kWRE /0004406,0

)/(3,2363

)(1025,1 ==

Seyreltik eriyik : X . RE = (10,35) ( 0,0004406) = 0,0045603 kg/s

Konsantre eriyik : (X 1) RE = 0,0041197 kg/s

Jeneratrde yaklak mutlak basn : 9,60 kPa

Karasterik noktalardaki entalpiler :

9 nokatas : hl = 20,97 kJ/kg

2 noktas : hl = 80,35 kJ/kg




6 noktas : hv = 2605,00 kJ/kg

Her bir elemann s ve ktlesel dengesi :

Absorber:

Is girii :

2 noktasndan 0,0041197 x 80,35 = 0,331 kW

8 noktasndan (0,0004406 / 1,025) x 2510,6 = 1,079 kW9 noktasndan (0,0004406 / 1,025) x 0,025 x 20,97 = 0,0002 kW

Toplam = 1,410 kW

Is k :

4 noktasndan 0,0045603 x 49,2 = 0,224 kW


59/73

5050

Absorber net s yk = 1,186 kW

Jeneratr:

Is k :

1 noktasndan 0,0041197 x 118 = 0,486 kW6 noktasndan 0,0004406 x 2605 = 1,148 kW

Toplam = 1,634 kW

Is girii

5 noktasndan 0,0045603 x 84 = 0,383 kW

Jeneratr net s yk = 1,251 kW

Youturucu

Is girii :

6 noktasndan 0,0004406 x 2605 = 1,148 kW

Is k :

7 noktasndan 0,0004406 x 125,79 = 0,055 kW

Youturucu net s yk = 1,093 kW

Buharlatrc

Buharlatrc s yk = 1 kW

Sistemin sl dengesi ve COP

Is girii :Buharlatrc s yk = 1 kW

Jeneratr net s yk = 1,251 kWToplam = 2,251 kW

Is k

Absorber net s yk = 1,186 kW

Youturucu net s yk = 1,093 kW


60/73

5151

Toplam = 2,279 kW

Isl dengedeki fark = % 1,24

Soutma tesir katsays :

799,0==etIstIsJeneratrN

YkrcNetIsBuharlauhCOP

Ortalama %2 s kayb halinde, COP = 0,783 elde edilir.

Dizaynda elde edilen s gei yzeyinin byklne ve pratikteki artlara bal olarak

jeneratrdeki s kaynann gerek scaklklar deiebilir. Sistemde elde edilen souk suyun

scakl ve soutma kulesinden gelen suyun scaklnn sabit olmamas durumu iin,

jeneratr besleyen buharn veya kaynar suyun scaklndaki azalma, lityum bromid su

eriyii deriiklii ile sistemin soutma tesir katsaysnn (COP) dmesine neden olur.

Soutma kulesinin dk su scaklklarnda, jeneratr besleyen s kaynann scaklnn

verilen bir dizayn snrlar iinde azalmas durumunda bile, sistemdeki deriikler ve soutma

tesir katsays sabit kalr.

Absorbsiyonlu Soutma Sistemi Kapasitesi:

90 70 C scak su kayna kapasitesi = 951 kW

1 kW soutma yk iin Jeneratr net s yk = 1,251 kW

Soutma kapasitesi = 951 / 1,25

= 760 kW = 650.000 kcal/h


61/73

5252

ekil-21: Motordan gelen 90 70 C scak su ile bina stma ve absorbsuyonlu soutma

evrimi ile bina soutma yaplmas


62/73

5353

5.3. SSTEM FZBLTES:

Gncel enerji cretleri:

Doalgaz : 22,0 -cent / Nm3

Elektrik : 7,2 -cent / kWh

Yllk alma saati :

Elektrik retimi : 9.000 h

Buhar retimi 9.000 h

Bina Istma : 2.400 h

Absorbsiyonlu Chiller : 1.600 h

5.3.1. TASARRUFLAR

5.3.1.1. ELEKTRK RETM

Toplam retim = 2.000 x 9.000 = 18.000.000 kWh / yl

= 1.296.000 / yl

5.3.1.2. BUHAR RETM

m = 1.390 kg/ h

Buhar kazan ile retilecek olsayd;

Mbuhar . (hbuhar - hsu) = VDoalgaz . Hu . verim

1.390 x (2.776 427) = VDoalgaz . 34.535 . 0,92

VDoalgaz = 103 Nm3 / h

= 927.000 Nm3 / yl

= 204.000 / yl


63/73

5454

5.3.1.3. BNA ISITMA

Q = 818.000 kcal/h

Bina stma yk buhar kazanndan karlansayd;

Q = VDoalgaz . Hu . verim

818.000 = VDoalgaz . 8.250 . 0,92

VDoalgaz = 107 Nm3 / h

= 256.800 Nm3 / yl

= 56.000 / yl

5.3.1.4. ABSORBSYONLU SOUTMA

Soutma kapasitesi : 760 kW

Devreden kan soutma grubunun elektrik yk : 253 kW

Toplam retim = 253 x 1.600 = 405.000 kWh / yl

= 29.000 / yl

5.3.2. iLETM GDERLER

Yakt tketimi : 511 Nm3 /h = 112,42 / h

Yedek para : = 10,28 / h

g tketimi : 50 kw /h = 3,6 / h

Toplam : = 126,3 / h

= 1.137.000 / yl


64/73

5555

5.3.3. FZBLTE SONU

SSTEM ALIMASAAT

KAPASTE TASARRUF / GDER / YIL

Elektrik retimi 9.000 h 2.000 kW 1.296.000Buhar retimi 9.000 h 1.390 kg buhar/h 204.000

Bina Istma 2.400 h 818.000 kcal/h 56.000

Soutma 1.600 h 760 kW 29.000

Toplam 1.585.000

letim Giderleri 9.000 h 1.137.000

YILLIKTASARRUF

448.000

Tablo-4: Yllk tasarruf ve gider tablosu

Yatrm maliyeti : 980.000

Yllk Tasarruf : 448.000

Geri Dn Sresi : 2,2 yl

Giren Enerji : 511 Nm3 /h doalgaz x 8.250 kcal/Nm3

: 4.215.750 kcal/h

kan Enerjiler :

Elektrik retimi : 2000 kW

1.720.000 kcal/h

%41

Buhar retimi : 1.390 kg buhar/h

780.020 kcal/h

%19Bina Istma : 818.000 kcal/h

%19

Bina Soutma : 760 kW

653.600 kcal/h

%16


65/73

5656

Buhar retimi

19 %

Elektrik retimi

41 %Bina Istma

19 %

Kayp

21 %

ekil-22: K Dnemi alma Verimleri

Buhar retimi

19%

Elektrik retimi

41%Bina Soutma

16%

Kayp

24%

ekil-23: Yaz Dnemi alma Verimleri

Kayp

40% Elektrik retimi

41%Buhar retimi

19%

ekil-24: Mevsim Gei Dnemi alma Verimleri

Bu sistemde; mevcut fabrikada proses gerei fazla scak su olduundan kullanm scak suyu

elde edilmesi dnlmemitir. Atk s geri kazanm kazan k egzost gaz halen nemli bir

enerjiye sahiptir. Burada bir ekonomizer sistemi kullanlarak egzost gaz scakl 160 C lere

kadar drlerek atk sdan daha fazla yararlanabilecei gibi daha da nemlisi evredeki

konutlarn stlmas ve scak su ihtiyalarnn karlanabilmesi iin egzost gaz scakl 110 C

lere kadar dlerek atk sdan ok daha fazla yaralanlabilir.

zetle; bir trijenerasyon sistemi kurulurken evredeki konutlar da kapsayacak bir sistem

olarak deerlendirilmesi, kayp verimi daha da drecek, toplam fayday daha da artracaktr.


66/73

5757

6. ETL KOJENERASYON UYGULAMALARIBu blmde kojenerasyon sistemlerinden yararlanlarak kurulmu eitli kojenerasyon

sistemleri rnek olarak incelenecektir. Bir kojenerasyon nitesine giren 100 birimlik enerji, 30-

40 birim olarak elektrie dnrken egzoz gaz, gvde soutma gibi bir ok blmden de %50-60 lar dzeyinde s enerjisine dnmektedir. Bylece, ideal bir projelendirme ile, ekil-

8de gsterildii gibi %93ler orannda birincil enerji kullanlabilir ikincil enerjilere

dnebilmektedir. Bu blmde inceleyeceimiz emalar motorlu sistemler olarak hazrlanm

ve sembolize edilmitir, fakat bu uygulamalarn hepsi trbin yada motor, fark etmez ksaca

kojenerasyon uygulamalardr.

ekil-25: Kojenerasyon sistemindeki toplam verim

Bir kojenerasyon sisteminde, giren yakt yanma sonucu sl enerjisiye ve ana tahrik nitesi olan

Trbin yada Motor sayesinde hareket enerjisine ve tahrik ettii jeneratrden de elektrik

enerjisine dntrlr. Elektrik retilirken, kojenerasyon sistemlerinin tahrik makinalar olan

motor ve trbinlerin egzoz gazlarndan ve motorlarn gvde, yalama ya ve turbo arjr

nitelerinin soutmasndan kazanlan s enerjisi buhar, scak su yada hem scak su hem buhar

olarak gnlk kullanma sunulur. Bu almann devamnda, elektrik retiminin yan sra

retilen scak su ve/veya buhar ile gerekletirilmi eitli kojenerasyon uygulamalarn

inceleyeceiz.


67/73

5858

ekil-26: Yalama yandan scak su retimi

6.1. ABSORBSYON CHLLER LE SOUTMAVakumlu ortamda , scak su yada buhar ile karlaldnda soutucu etki gsteren LiBr

kimyasalndan yaralanlarak yaplm olan Absorbsiyon Chillerler, kojenerasyon

sistemlerinden elde edilen scak su yada buhar ile tahrik edildiinde, tketicilerin ihtiyac olan

soutmay da salayabilmektedir.

Bu prensip ile, hem elektrik hem de soutma ihtiyacn karlayan ve Tayland'da kurulmu bir

tesis rnei grmektesiniz.

ekil-27: Absorbsiyonlu chiller ile kojenerasyon soutma yaplmas


68/73

5959

6.2. KURUTMA HAVASI RETMMevcut prosesinde kurutma havas ihtiyac olan Almanyada kurulu bir tesis de, kojenerasyon

sisteminden elektrik enerjisi retilirken ayn zamanda geri kazanlabilir s enerjisi

kaynaklarndan scak hava retilerek mevcut tesisin ihtiyac olan kurutma havas

salanmaktadr.

ekil-28: Kojenerasyon sisteminde kzgn ya elde edilmesi

6.3. KIZGIN YA VE ENDSTRYEL ISITMAElektrik enerjisi ihtiyacnn yan sra, mevcut prosesinde kzgn ya ve scak su ihtiyac olan bir

tesiste, kojenerasyon nitesinin yksek s devresinden yararlanlarak kzgn ya ve dk

basnl buhar retilmekte ayn zamanda kojenerasyon sisteminin dk s devresinden iseendstriyel prosesin stmasnda kullanlmak zere scak su retilmektedir.

ekil-29: Kojenerasyon sisteminden kzgn ya elde edilmesi


69/73

6060

6.4. MERKEZ ISITMABu projede elektrik enerjisinin yan sra, kojenerasyon sisteminden elde edilen scak su ile

civardaki mevcut yerleim birimlerinin stlmas amal, merkezi stma yaplmaktadr.

Bylece, bir yerleim biriminin hem elektrik, hem de stma enerjisi ihtiyac tek bir santralden

salanmaktadr.

ekil-30: kojenerasyon sistemi ile bgesel stma yaplmas

6.5. ENDSTRYEL VE MERKEZ ISITMAFinlandiyada bir ekmek frnnda kurulmu olan bu tesiste ihtiya olan elektrik enerjisi

retilirken, frnn ihtiyac olan buhar dk ve yksek basn olarak retilmektedir. Ayn

zamanda buhar sisteminden geri kalan sl enerji ise eanjrler yardmyla merkezi stma

amacyla scak suya dnmektedir. Bu uygulamada, toplam evrim verimini arttrmak iin,

ihtiya fazlas enerjinin komular ile paylalmas sayesinde gzel bir sosyal birliktelik rnei

gerekletirilmitir. Dileriz lkemizde de, evrim verimini ykseltmek amal, lke

kaynaklarn koruma adna komular arasnda ortaklkl kojenerasyon tesisleri kurulabilir.

ekil-31: Ekmek frn uygulamas


70/73

6161

6.6. SERA ISITMASIDanimarkada kurulmu olan bu tesiste, elektrik retirken ayn zamanda retilen s enerjisi ile

de sera stmas yaplmaktadr. Bu uygulamada, kojenerasyon sistemi yardm ile yaz-k

ekonomik olarak sabit scaklkta stma salanabilmekte dolaysyla daha kaliteli ve fazlamiktarda retim

Yaplabilmektedir.

ekil-32: sera stlmas

6.7. DESALNZASYON LE SUYUN TUZDAN ARINDIRILMASI UYGULAMASIDesalinatr sistemleri, atmosferik basndan daha dk bir ortamda suyun kaynama

noktasnn dmesi ilkesine dayanlarak yaplmlardr.

Desalinasyon nitesine tuzdan ayrtrmak zere alnan tuzlu deniz suyu, desalinasyon

nitesinde vakumlu ortamda, kojenerasyon nitesinden elde edilen s enerjisi ile kaynatlp

tuzdan ayrtrlabilir ve PH ayarlamas ve de kimyasal yumuatmadan sonra ime ve kullanma

suyu elde edilebilir.

ekil-33: Deniz suyundan ime suyu elde edilmesi


71/73

6262

6.8. PLK GAZI UYGULAMASIHollandada yaplm olan bu sistemin ilginlii, sistemin projelendirme farkllndan ziyade

kulland yakttr. Yakt olarak kullanlan gaz, plklerin bozunmas srasnda oluan metan

orijinli bir yakttr. plk gazlar, ozon tabakasna ulap zarar vermesi yada depolandyerde patlayp insanlarn lmne sebebiyet vermesi yerine elektrik ve s enerjisi retmek

amal kojenerasyon sistemlerinde kullanlabilmektedir.

ekil-34: plk gazndan enerji elde edilmesi


72/73

6363

KAYNAKLAR

Termodinamik ve Soutma evrimleri, 1996, ASHRAE Temel El Kitab,

Trk Tesisat Mhendisleri Dernei Dergisi, say 15, 2001

Trk Tesisat Mhendisleri Dernei Dergisi, say 22, 2002

Joel Hernandez-Santoyo, Augusto Sanchez-Cifuentes, Trigeneration: an alternative for energysavings, 2003, Applied Energy, volume76, Issues 1-3, Science Direct

Piero Colonna, Sandro Gabrielli, Industrial trigeneration using ammonia-water absorptionrefrigeration system, 2002, Applied Thermal Engineering, volume 23, Issue4, Science Direct

E.Teopa Cavla, M.Picon Nunez, M.A.Rodriguez Toral, Thermal integration of trigenerationsystem, 2004, Applied Thermal Engineering, volume 25, Issue 7,Science Direct

Prof. Dr. Ahmet Rasim Byktr, Termodinamiin Temel Yasalar, cilt1-2


73/73

6464

ZGEM

Doum tarihi 04.03.1976

Doum yeri stanbul

Lise 1993-1994 orlu Lisesi

Lisans 1994-1998 Yldz niversitesi Mhendislik Fak.Makina Mhendislii Blm

alt kurumlar

1998-1999 NurCAT Mhendislik

2000-2001 ARM Elektomekanik2003-Devam ediyor Anadolu Efes Biraclk ve Malt San.A..

mevcut bir fabrikada trijenerasyon uygulamasi application of a trigeneration system in a present...

Documents