Bir ısıl işlem fırınının termodinamik analizi

Abstract

Günümüzde küresel anlamda enerji ihtiyacı sürekli olarak artması ile birlikte verimsiz şekilde kullanılan yenilenemez enerji kaynakları da hızla tükenmektedir. Azalan enerji kaynakları ve artan talep dengesizliği nedeni ile de enerji maliyetleri artmaktadır. Bununla birlikte fosil yakıtların enerji kaynağı olarak kullanılması ile artan karbon salınımı, küresel ısınmanın etkilerini arttırmaktadır.Yerel kaynaklarla karşılanamayan enerji talebi ülkemizde de önemli dar boğazlara sebep vermektedir. 2014 verilerine göre doğal gaz tüketiminin sadece %1,7'sinin yurt içinde üretilmesi enerjide dışa bağımlılığımızın önemli bir göstergesidir.Küresel ve yerel anlamdaki ekonomik ve çevresel sıkıntılar alternatif enerji arayışlarının yanı sıra özellikle enerji yoğun sektörlerde enerjinin verimli kullanılmasının ne derece önemli olduğuna işaret etmektedir. Bu sebeple bu çalışmada enerji yoğun sektörlerden biri olan bir ısıl işlem firmasında, enerji kaynağı olarak doğal gaz kullanan atmosfer kontrollü bir ısıl işlem fırınında termodinamik analiz gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada atmosfer kontrollü fırının kütle, enerji ve ekserji denklikleri tanımlanıp, enerji ve ekserji verimleri tespit edilmiştir.Enerji ve ekserji verimleri sırasıyla %25,52 ve %19,99 elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar neticesinde ısıl geri kazanım yöntemleri ile baca gazının değerlendirilmesine ve aparatın ısıl kapasitesi daha düşük bir malzeme seçilmesine karar verilmiştir.

With the increase of energy need on our globe, non-renewable energy resources are being rapidly consumed. On account of the reduction of energy sources and the increase of energy demand, energy costs increase. Moreover, carbon emmisions increase by the utilization of fosil fuels and as a result, effects of global warming increase.Energy demand that can not be fulfilled by local resources has great negative effects for Turkish economy. One of the important index of foreign source dependency of our country is the local production rate of natural gas which is only 1.7% of the consumption according to 2014 data.Investigation for alternative energy resources for both globally and locally has become very important. On the other hand, economical and environmental effects refer to how utilization of energy efficiently is important especially at energy intensive industries. Therefore, a sealed quench furnace which is operated by natural gas at a heat treatment company is thermodynamically analyzed in this thesis. Mass, energy and exergy equations of the sealed quench furnace are defined and efficiencies of energy and exergy are performed.Energy and exergy efficiencies are found %25,52 and %19,99 respectively. With respect to the findings; it is determined to evaluate energy of flue gas by heat recovery techniques and select apparatus material which has lower heat capacity.