Absorbsiyonlu soğutma sistemlerinin termoekonomik optimizasyonu

Abstract

ivÖZETAbsorbsiyonlu Soğutma Sistemlerinin Termoekonomik OptimizasyonuGünümüzde teknolojinin gelişimi ve dünya nüfusunun artması sonucu enerjigereksinimi büyümektedir. Buna karşılık dünya üzerindeki çeşitli enerji rezervleriningün geçtikçe tükendiği bilinmektedir. Bu yüzden endüstriyel tesislerden atılan atıkısı, güneş enerjisi ve jeotermal enerji gibi ısıl enerji kaynakları ile çalışanabsorbsiyonlu sistemler cazip hale gelmiştir. Diğer yandan absorbsiyonlu sistemlerdeçalışma akışkanı olarak ozon tabakasına zarar vermeyen ve sera etkisi olmayanakışkanların kullanılması başka bir avantajdır.Bu çalışmada absorbsiyonlu bir soğutma sistemindeki elemanların termodinamik vetermoekonomik yönden analizleri yapılmıştır. Bunun için sistemin soğutmaperformans katsayısının belirlendiği termodinamiğin I. Kanunu analizi yapılmıştır,daha sonra sisteme termodinamiğin II. Kanunu analizi uygulanarak tersinmezliklerve ekserji kayıpları tespit edilmiştir. İncelemelerde, evaporatör sıcaklığı, kondansersıcaklığı, absorber sıcaklığı ve jeneratör sıcaklığı değerleri sistemin değişkenparametreleri olarak ele alınmıştır ve optimum evaporatör, kondanser, absorber vejeneratör sıcaklıkları ile bu sıcaklıklara karşılık gelen eşanjör alanları tespitedilmiştir. Sistemin her bir noktasındaki entalpi, entropi, kütlesel debi gibitermodinamik özellikleri hesaplanmıştır. Son olarak sistemin tümüne termoekonomikoptimizasyon metodu uygulanmıştır.Sistemin termodinamik ve termoekonomik analizleri LiBr-H2O akışkan çifti içinyapılmıştır. Soğutucu akışkanların termodinamik özellikleri Yapay Sinir Ağları(YSA) metodu ile modellenmiş ve her akışkan için termodinamik özellik bağıntılarıelde edilmiştir. Bütün analizlerde ve YSA metodu ile soğutucu akışkanlarınözelliklerinin modellenmesinde MATLAB bilgisayar programı kullanılmıştır.ANAHTAR KELİMELER: Termoekonomik Optimizasyon, Birinci Kanun Analizi,İkinci Kanun Analizi, Absorbsiyonlu Soğutma Sistemi, Termodinamik Özellikler

vABSTRACTThermoeconomic Optimization of The Absorption Refrigeration SystemsToday, as a result of technological developments and increase of world population,energy consumption rates have increased. On the other hand, it is known that,world?s energy reserves are being exhausted day by day. For this reason, absorptionsystems working with energy resources such as waste heat from industrial processes,solar energy and geothermal energy are being more attractive. Additionally, using ofozone friendly refrigerants with less greenhouse effect in absorption systems isanother advantage.In this study, thermodynamic and thermoeconomic analysis of the elements ofabsorption refrigeration system (evaporator, condenser, generator and absorber) areinvestigated. So First Law of Thermodynamic analysis of the system that yieldscoefficient of performance (COP) and Second Law of Thermodynamic analysis ofthe system that yields exergy losts are carried out. In the last part of the study,thermoeconomic optimization method is successfully applied to the system.Condenser temperature, evaporator temperature, absorber and generator temperaturesare selected to be design variables of the system and optimum evaporator, condenser,absorber and generator areas with the corresponding these temperatures aredetermined. Thermodynamic properties such as enthalpy, entropy, mass low rate ineach point of system were calculated. In the end thermoeconomic optimizationmethod was carried out all of the system.Thermodynamic and thermoeconomic analysis of the absorption refrigeration systemare made for LiBr-H2O refrigerant. Thermodynamic properties of the refrigerants aremodeled with Artificial Neural Network (ANN) method and thermodynamicproperty formulations determined for all refrigerants. MATLAB computer programis used for the thermodynamic and thermoeconomic analysis and modeling ofrefrigerant properties.KEYWORDS: Thermoeconomic Optimization, First Law Analysis, Second LawAnalysis, Absorption Cooling System, Thermodynamic Properties