MAK 486 ENERJİ YÖNETİMİ BÖLÜM 3 -II (Devamı).

... konulu sunumlar: "MAK 486 ENERJİ YÖNETİMİ BÖLÜM 3 -II (Devamı)."— Sunum transkripti:

1 MAK 486 ENERJİ YÖNETİMİ BÖLÜM 3 -II (Devamı)

2 Bölüm-3, devam Enerji üretimi, deyince, bazı Termodinamik prensiplerin hatırlanmasında gerek vardır. Termodinamik kanunları, elde mevcut enerjinin verimli kullanılması, entropi, entropi üretimi, exerji(kullanılabilir elde mevcut enerji), exerji kayıpları, enerji kalitesi, entropi kavramı önem taşımaktadır.

3 Tekrar Sınıfta tartıştığımız gibi Bölüm 3, termodinamik dersinde okuduğunuz, bu esas kavramları açıklamakla başlıyor. Sistem ile çevresi arasında ısı ve iş alışverişini ve sistemin toplam enerjisini, ve enerji değişimini açıkladık. Bunun devamı olarak termodinamiğin birinci kanununu yazdık.

4 Tekrar Termodinamiğin Birinci Kanunu

5 Tekrar İşlem dt zaman aralığında oluyorsa, yani sistem bu zaman aralığında durum değiştiriyorsa, o zaman birim zamanda ifade edilir.

6 Tekrar Sonra Clasius eşitsizliğini inceledik.
Bu ifade termodinamiğin ikinci kanununun da ifadesidir. Tersinir bir termodinamik işlem için yazılır.

7 Tekrar Diğer taraftan cP ve cV özgül ısı tariflerini yaptık, h (entalpi) tarif edildi. Dikkat edilirse, entalpi özellikler cinsinden tarif edilen bir özelliktir. h=u+pv

8 Sürekli Akım Termodinamiğin birinci kanununu açık bir sistem için, ΔKE= ΔPE=0 için yazılırsa, el

9 Isı Makinası (Heat Engine)
Isı makinasının tarifi önemlidir ve hiç noksansız, yani tek kelime kaçırmadan ifade etmek gerekir: Bir çevrimsel boyunca çalışır İki rezervuar ile ısı alışverişi yapar Net miktarda, çevresine iş üretir. En mükemmel ısı makinesi, Carnot ısı makinesidir. İşte Carnot Çevrimi:

10 р v dq=0 1 4 3 2 T2=const T1=const q1 q2 l0 s T q0=q1-q2 s1 s2 Şekil 1. Carnot çevriminin p-v ve T-s diyagramları: 1-2 – Adyabatik Sıkışma (s=c), 2-3 – İzotermik Genleşme (Т=с), 3-4 –Adyabatik Genleşme (s=c), 4-1 – İzotermik Sıkışma (T=c). Termik verimi: (2.1)

11 Sadi Carnot-soğutma р v dq=0 1 4 3 2 T2=const T1=const q1 q2 l0 s T
q0=q1-q2 s1 s2

12 The reversed Carnot cycle is the most efficient refrigeration cycle operating between TL and TH
4 3 TL=const TH=const Qoutput=QH l0 1 2 Qinput=QL However, it is not a suitable model for refrigeration cycles since processes 2-3 and 4-1 are not practical. Because Process 2-3 involves the compression of a liquid–vapor mixture, which requires a compressor that will handle two phases, and process 4-1 involves the expansion of high-moisture-content refrigerant in a turbine.

13 2. Analyze the ideal vapor-compression refrigeration cycle
The vapor-compression refrigeration cycle is the ideal model for refrigeration systems. Unlike the reversed Carnot cycle, the refrigerant is vaporized completely before it is compressed and the turbine is replaced with a throttling device. Fig. Schematic and T-s diagram for the ideal vapor-compression refrigeration cycle

14 5. AEtkinliknalyze thISIISIUe work of the Heat Pump Systems
A heat pump (ISI POMPASI) is a device that is able to transfer heat from one medium (environment, fluid) at a lower temperature to another at a higher temperature. Heat pumps owe their name to the fact that they allow heat to be carried from a lower to a higher temperature level, inverting natural heat flow which - as is well known - in nature tends to be from a higher to a lower temperature. Etkinlik Katsayıları:

15 Önemli Çevrimler Carnot Çevrimi bir ideal çevrimdir. Bu çevrimi tam anlamak gerekir. Isı makinelerinin mümkün olan maksimum ısıl verimini ifade eder ve ısı makinesini çeviren akışkanın cinsine değil, ısının alındığı ısı kaynağının (sıcak rezervuar) mutlak sıcaklığı, Th, ile ısının verildiği soğuk rezervuarın, Tc, mutlak sıcaklığına bağlıdır. Carnot verimi:

16 Carnot verimi Carnot verimi, termodinamik bir çevrimin erişebileceği en yüksek verim olup, iki rezervuar arasındaki sıcaklık farkının artması ile artar. Isıl verim: η=Wnet/Qh Olarak tarif edilir, yani elde edilen net işin, sarf edilen ısı miktarına oranıdır.

17 Carnot Çevrimi-Kitaptan:

18 Rankine Çevrimi

19 Rankine Çevrimi Rankine çevrimi, fosil yakıt kullanan ve su buhar ile çalışan ısı makineleri için birinci derecede önemlidir.İskoçyalı, mühendis J.M. Rankine tarafından yılında geliştirilmiştir. Kitabınızda, Şekil 3.3, basit bir Rankine çevrimini göstermektedir. T-S diyagram!

20 Rankine Çevrimi

21 Rankine Çevrimi

22 Rankine Çevrimi Verimi
Entalpiler cinden aşağıdaki ifade elde edilir? Bu ifade önemlidir!

23 Örnek Problem: Rankine
İdeal bir Rankine çevrimine göre çalışan bir buharlı güç santralinde, kızgın su buharı türbine 8 MPa basınç ve ve 480°C sıcaklıkta girmektedir. Yoğuşturucu basıncı 7.5 kPa’dır (Konderserdeki soğutma suyu için Cp, avg=4.18 kj/kg.K olarak alınacaktır). Çevrimi T-s diyagramı üzerinde gösteriniz. Üretilen net gücü, kazanda alınan ısıyı ve kondenserde atılan ısıyı hesaplayınız. (kj/kg). Çevrimin ısıl verimini hesaplayınız. 80 kg/s su debisi olduğunu düşünerek çevrimden elde edilen net gücü MW olarak hesaplayınız. Yoğuşturucuda kullanılan soğutma suyu yoğuşturucuya 15°C sıcaklıkta girip 35°C sıcaklıkta çıkmakta, basınç yaklaşık aynı kalmaktadır. Soğutma suyunun debisini hesaplayınız. İdeal Rankine çevrimi yerine, türbin ve pompa izantropik verimleri sırası ile %85 ve %70 olsaydı, çevrimin ısıl veriminin ne olacağını hesaplayınız. Sonuçla ilgili yorum yapınız.

24 Örnek Problem: Rankine

25 Örnek Problem: Rankine

26 Örnek Problem: Rankine
c) d)

27 Örnek Problem: Rankine
f)

28 Rankine Çevrimi Rankine Çevrimi:
Kitabınızda ideal Rankine çevrimi ve verim ifadesi verilmektedir. Pratikte ısı marinaları (buharlı kuvvet santralleri) Rankine çevrimine göre çalışır. Termodinamik derslerinde gördüğünüz gibi, türbin ve pompada ısı transferi ve tersinmez (irreversible process) işlemlerden dolayı, ideal Rankine çevrimi yerine, reel (hakiki) Rankine çevriminden bahsedilir ve ısı makinesinin termik verimi ona göre hesaplanır.

29 Carnot Verimi Bunları termodinamik dersinde gördüğünüz gibi, sınıfta da izah etmiş bulunuyoruz. Eğer, kazan sıcaklığı (rezervuar) örneğin 1000ºC ve kondenser sıcaklığı da 15 ºC ise Carnot verimi, η=? η

30 Rankine Çevrimi Bu sıcaklıklar arasında çalışan bir fosil yakıt santralinin verimi pratikte bu sınırın oldukça altındadır. Pratikte fosil yakıt santrallerinin verimi arasındadır. Bu verimi artırmak için, pratikte, Rankine çevriminde ne değişiklikler yapıldığını, (basınç, sıcaklık, kızgın buhar, tekrar ısıtma) hem izah ettim, hem de termodinamikte okudunuz.

31 Rankine çevrimi Örnek problem:
İdeal Rankine çevrimine göre çalışan bir buhar santralinin buhar basıncı 3 MPa ve sıcaklığı 350 C, kondenserde 75 kPa basıncında yoğuşmaktadır. Santralin Isıl verimi nedir?

32 Rankine Çevrimi Bir termik santral türbininden elde edilen enerjinin bir kısmı, kondenser soğutma suyu pompasını (kondenserden yoğuşan suyu kazana basan pompayı) çevirmede ve kullanılan vantilatör gibi cihazlarda kullanılır ve dolayısı ile türbinden elde edilen net iş azalır.Wnet=Wt-Wp Buhar türbini hakkında kısa bilgi kitaptan!

33 Otto Çevrimi Otto Çevrimi:
İçten yanmalı motorlar (ICE) Otto(1876-Almanya) çevrimine göre çalışır. Bilindiği gibi, bir açık çevrimdir. Bu çevrim iki adet izontropik sıkıştırma ve genişleme ile, iki adet sabit hacimde ısıtma ve soğuma işlemlerinden ibarettir. Kitabınızdaki Şekil 3.5 önemlidir, tekrar inceleyiniz.

34

35 Otto Çevrimi Verimi

36 İçten Yanmalı Motor sıkıştırma oranı ~9 özgül ısı oranı ~1.26
Benzin motorları için r=7-10 arası normal bir değerdir.

37 Örnek-ICE Yunus’un kitabından: 4th edition-İngilizce
Example 8-2 (4.editon)Bu bir örnek. Bu ve buna benzer bir örneği anlamak yeterlidir, Eğer K= 1.4 ve içten yanmalı motorun sıkıştırma oranıda 8 kabul edilirse, yuarıda verilen ifadeden, verimi % 56.5 olarak bulunur. Bu değer sıcaklık ve basınca bağlıdır! Pratik ısıl verim bu gün %30-35

38 Dizel Çevrimi Dizel motorlarında, bujiler, yakıt enjektörleri ile değiştirilmiştir, sıkıştırma işleminde, yalnız hava sıkıştırılmaktadır: Compression-Ignition (CI), ilk defa Rudolph Diesel tarafından 1890 tarihinde teklif edilmiştir. Benzin motorundan farkı, yanmanın nasıl başlatıldığıdır.

39 Hint Tohumu Yağı Mısırlılar İNSANOĞLUNUN KULLANDIĞI İLK BİYOYAKIT Lambalarda Aydınlatma Yakıtı Henry Ford, 1906 1892 yılında dizel motorun patentini alıp petrol kökenli yakıtların yanısıra bitkisel yağları da yakıt olarak kullanmıştır. 1898’te Paris Dünya Fuarı’nda yer fıstığı yağını yakıt olarak kullanan dizel motoru sergilemiştir. Geleceğin yakıtları meyvelerden, otlardan, sap, saman gibi hemen hemen her şeyden sağlanacaktır. 1912 1925: Alkollü Benzinler 1928: Tarım….. Soya Fasulyesi Laboratuvar, Patentler

40 Diezel Dizel motorlarında, yanma,sıkıştırılmış sıcak havaya, dizel yakıtının püskürtülmesi ile başlar, ve bujiler ve karbüratör yoktur. Benzin motorlarında, sıkıştırma oranı sınırlıdır, aksi halde “knocking” olur, çünki yakıt hava karışımı sıkıştırılıyor! Aşağıda, ideal bir Diesel çevrimi görülmektedir:

41 Dizel Motoru İdeal Dizel Çevrimi: Cut0ff oranı ve sıkıştırma oranı!

42 Dizel Motoru Verimi Eğer, her iki çevrimde, ayni sıkıştırma oranında çalışırsa!

43 Dizel Motoru- Örnek Yunus’un kitabında örnekler gördünüz:
Eğer sıkıştırma oranı r=18 ve rc=2 ise Diesel motorun verimini hesap ediniz: Sıkıştırma oaranı arasında değişir; yanma daha uzun uzun bir zaman aralığında, sabit basınçda ısı aktarımı ile cereyan eder. Eğer cutoff oranı 2, ve sıkıştırma oranı 18 ise,verimi hesaplayınız?

44 Gaz Türbini Brayton Çevrimi:
İdeal termodinamik bir çevrimdir. George Brayton 1870 yıllarında geliştirmiş olup, bugün, gaz türbinlerinde kullanılmaktadır. Yanmanın meydana geldiği kompresör-türbin olarak aynı şaftta dönen makine sistemi bu çevrime göre çalışır. Gaz türbini çevrimi açık veya kapalı bir çevrim olabilir. (Termodinamik kitabınıza bakınız.)

45 Gaz Türbini Çevrimi

46 İdeal Brayton çevrimi

47 İdeal Brayton çevrimi İlk defa, George Brayton tarafından teklif edilmiş(1870) ve bu gün Gaz türbinleri için kullanılmaktadır. Yukarıda belirtmiş olduğumuz gibi, genellikle açık bir çevrim boyunca çalışır, kapalı çevrim de vardır. Aşagıdaki şekle bakınız:

48 Gaz Türbini ve yanma ürünleri ve havanın fiziksel özelliklerine bağlıdır.Entalpier sıcaklıklar cinsnden, sıcaklık oranları basınç oranları ve k cinsinden yazılarak Kitabınızda verilmiş olan Şekil 3.6’yı iyice tetkik ederek, aşağıdaki ifadeyi elde ediniz.

49 Gaz Türbin Verimi alınırsa olmaktadır.

50 Örnek Yunus Çengel kitabında örneklere bakınız:
Basınç oranı=8 ve k= 1.4 ise verimi hesaplayınız. = % 44.8

51 Kombine Çevrim Kombine Çevrim (Brayton+Rankine):
Türbinden çıkan sıcak gazlar,atmosfere atılma yerine, bir kazanda buhar üretiminde kullanılabilir; dolayısı ile ekstra yakıt yakmadan, ek iş elde edilir. Gaz türbini ile buhar santrali birleştirilmiş olur, ve KOMBİNE sistem olarak adlandırılır. Kombine sistemin termik verimi, gaz türbini ve buhar çevrimi termik verimlerinin fonksiyonu olarak elde edilir. Sistemin, şeması:

52 Kombine Sistem Şeması

53 Kombine Çevrim Dikkat edilirse iki türbin teknolojisi: Gaz türbini
Buhar Türbini Kombine gaz-buhar çevrimidir! Her iki türbinde elektrik enerjisi üretiyor,dolayısı ile tek yakıt, fosil yakıt, birden fazla uygulama enerji üretimi,için kullanılıyor!

54 Kombine Çevrim Stepler:
1- Gaz-hava karışımı kompresörde sıkıştırılır ve yanma odasından gazlar, gaz türbininde Brayton çevrimine göre genişleyerek, iş üretilir, Ekzosdan sıcak gazlar, bir ısı değiştirgecinden geçirilerek, üretilen buhar buhar türbininde genleşip iş yaparken, gazlar atmosfere atılır.

55 Kombine Çevrim Örnek Problem: Çengel Termodinamik, 5. edition.
9-9 consider combined gas- steam power cycle Shown in Figs 9-24 and 9-25 4. Edition da da benzer örnekler var.

56 Kombine Çevrim Verimi wg: Gaz türbininden elde edilen iş
qf: Yakıt ısısı ise, türbin işi için wg= ηg qf Buhar için verilen ısı qf-wg=qf (1-ηg) Buhar çevriminden elde edilen iş: ws=ηs qf (1-ηg)

57 Problem Örnek Case -1:Sırası ile, Türbin santralının ve buhar santralinin verimleri,sırası ile η=0.35, 0.3 Case-2: 0.4, Case-3: 0.415,0.335 Kombine çevrimin verimlerini hesap edip tartışınız.

58 Problem Case 1: η= 0.545 Case 2: η= 0.592 Case 3: η =0.611
Gas türbüni ekzos gaz sıcaklıkları: C arasında olabilir.

59 Kombine Çevrim Verimi Örnek 2:Eğer ηg=% 30, ve ηs=% 25, ise
ηth,c=% 47.8 elde edilir. Bu şekilde verim yükseltilmiş olur.

60 Kombine Çevrim Verimi Dikkat edilirse, buhar kuvvet santralinin verimi, normal olarak Rankine çevrimine göre çalışan kuvvet santralinden düşük alınmıştır, sebebi de türbinden çıkan gaz sıcaklığının, normal bir buhar santralinin yanma odası sıcaklığının çok altında olmasıdır. Bununla beraber, birleşik sistemin verimi, tek başına buhar kuvvet santralinin termik veriminin üstündedir.

61 Kombine Çevrim Carnot çevriminde belirtmiş olduğumuz gibi, bir ısı makinesinin verimi,ısı kaynağının sıcaklığı yükseltmek ve ısının atıldığı ortamın sıcaklığını azaltmak ile elde edilir, işte, kombine sistemde elde edilen budur, yani Termodinamiğin ikinci kanunu! %60 verimler elde edilmektedir.

62 Kombine Isı ve Güç-Kojenerasyon
Kombine çevrimin başka bir şekli olup, ısı ve güç kaynağı olarak çalışır. Yani, çevrimde dolaşan akışkan, elektrik üretir ve ekzost buhar başka bir maksat için kullanılır; örneğin,bölge ısıtma, santral civarında bulunan binaların ıstılmasında, veya endüstriyel maksatlar için ısıl işlemde kullanılır.

63 Kojenerasyon Çevrimi

64 Kojenerasyon Alışılmış olan, kazan, türbin, kondenser ve pompaya ek olarak, ek bileşenleri vardır: 1-Bir adet gerekli işlem için ısıtıcı 2-Bir adet genişleme vanası 3-Karıştırma odası, iki pompadan gelen su burada karışır ve buhar kazanına gider.

65 Kojenerasyon Bazen, elektrik ihtiyacı az olabilir, veya ısı ihtiyacı fazla olabilir veya tersi. İyi bir mühendis olarak, ekonomik hesabını yaparak, elektrik enerjisi-ısı enerjisi ihtiyacına göre sistemi çalıştıracaksın! Isı ihtiyacı az ise, veya hiç ihtiyaç yoksa, buhar tamamen Rankine çevrimine göre elektrik enerjisi üretir.

66 Kojenerasyon-Faydalanma faktörü
Böyle bir sistemde, sistemin veriminden ziyade, faydalanma faktörü tarif edilir: Wnet=Türbinden net elde edilen iş yani Wt-Wp, kWh Qp= İşlem için kullanılan ısı miktarı,kWh Qin= Kazanda yakıttan verilen ısı enerjisi, kWh

67 Kojenerasyon-Combined HP
Qp= İşlem için kullanılan ısı miktarı,kWh, örneğin bir iş için,ısıtmada, bir üniversite kampusun ısıtılmasında,bir fabrikada kullanılabilir. Neden verim değil de «faydalanma faktörü» olarak tarif ediliyor?

68 Faydalanma Faktörü Faydalanma faktörünü şu şekilde tarif edebiliriz:
Sistemin faydalanma faktörü(EUF): εu=(Wnet+Qp)/Qin

69 Faydalanma Faktörü Neden faydalanma faktörü diyoruz da termik verim demiyoruz? Bu faktör sistemi çalıştırma amacına göre, % 100 ‘e yakın olabilir, veya % olabilir veya % olabilir. Bunu iyi düşününüz!

70 Örnek Problem Örnek: Isı gücü ve Elektrik güç elde edilen bir kombine sistem-Co-generation: Bu santralın çalışma doneleri: kullanılan yakıt, mF= 12 kg/s, Yakıt ısınma ısısı LHV=40MJ/kg, Santralin elektrik enerjisi verimi 33% Faydalı ısı üretim verimi % Hesapla: Yakıt enerji miktarını, elektrik kapasitesini, üretilen faydalı ısıyı ve enerji faydalanma faktörünü

71 Çözüm

72 Çözüm

73 Cogeneration İdeal bir cogeneration analizi için
Termodinamik (Yunus-5.Ed. Türkçe) Örnek 10.8’e bakmanızı tavsiye ederim. Kombine çevrim için Örnek çözümü takip edilerek, bu çevrim analizi, çok güzel anlaşılabilinir!

74 Isı Pompası Sıkıştırılmış buhar ile çalışan soğutma ve ısı pompası çevrimi ve sistemin bileşenleri Şekil 3.8’de verilmektedir. Bunu inceleyerek, termodinamik bilginizi tazelemek gerekir, zira bu mühendislik uygulamalarında fevkalade önemlidir.

75

76 Soğutma Performans Katsayısı
qc = Soğutucu akışkan tarafından bulunduğu ortamdan çekilen ısıdır. w = Soğutucuya buharı, alçak sıcaklıktan, yüksek sıcaklığa sıkıştırmak için verilen iş miktarıdır. COP > 1

77 Örnek: Soğutma Çevrimi
Soğutucu akışkan R-134a, binalarda kullanılan bir ısı pompasının yoğuşturucusuna 800 kPa basınç, kg/s kütlesel debi ve 55 ͦC sıcaklıkta girmektedir ve aşırı soğutulmuş sıvı olarak 750 kPa basınç, 3 ͦC sıcaklıkta terk etmektedir. Akışkan, kompresöre 200 kPa basınç, 4 ͦC sıcaklıkta kızgın buhar olarak girmektedir. Aşağıda şematik olarak verilen bu çevrimin, a) T-s diyagramını çiziniz. b) Bu çevrimi ideal bir çevrim kabul ederek kondenserden verilen ısı ve kompresörde yapılan işi hesaplayınız. c) İdeal çevrimin COP değerini bulunuz. d) Gerçek çevrim için kompresörün isentropik verimini elde ediniz. e) Gerçek çevrimin COP değerini hesaplayıp ideal çevrim ile kıyaslayınız.

78 Örnek: Soğutma Çevrimi

79 Örnek: Soğutma Çevrimi
İdeal çevrim Gerçek Çevrim

80 Örnek: Soğutma Çevrimi
b-c)

81 Örnek: Soğutma Çevrimi
d)

82 Örnek: Soğutma Çevrimi

83 Isı Pompası Performans Katsayısı
Isı pompası (heat pump), soğutucuların (refrigerator) tersine, çevreden aldığı ısıyı, istenilen ortamlara vererek ısıtmada kullanılır. Genellikle kış aylarında, ısıtma için kullanılır. Aynı soğutma sistemi hem yaz hem de kış aylarında kullanılabilir. Birinci kanuna göre

84 Bölüm-3-devam Bölüm 3’te , şimdiye kadar çeşitli ısı makinelerinin çalışma ve çevrimlerini inceledik; bu makinelerde, yakıt hava ile karışıp yakılmakta ve yanma ürünleri atmosfere verilmektedir. Isı makinelerinin verimlerini de inceledik ve %25-%50 aralığında ısıl verim elde edilebildiğini öğrenmiş bulunuyoruz. Yine gördük ki, elde edilebilecek iş için bir üst limit vardır ve bu limit Gibbs’in serbest enerji (elde mevcut enerji) kanunu ile sınırlandırılmış olup, elde edilen maksimum iş, serbest enerjideki (3.16 ifadesi) azalmaya eşittir.

85 Bölüm 3- Özet Dikkat edilecek olursa (bak Tablo 3.1), bir yakıtın elde mevcut enerjisi, serbest enerjiye eşittir. Pratikte mevcut ısı makinalarından üretilen iş, yakıtta mevcut enerjinin (free enerji) çok altındadır. Yakıt pilleri, yakıt enerjisini daha verimli olarak iş enerjisine dönüştüren bir sistem olup, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.

86 Yakıt Isıl Verimi Yakıt verimi ηf, üretilen işin, yakıtın yanma ısısına (LHV) oranı olarak tarif edilir. Genel olarak, yanma ısısının düşük değeri kullanılır, zira elde mevcut yakıt enerjisi düşük (LHV) yakıt enerjisidir. Yakıt ısıl verimi bilinirse, belli bir güç elde etmek için gerekli olan yakıt ihtiyacı hesap edilir. P nedir?

87 Yakıt Verimi Mevcut teknolojilerin yakıt ısıl verimleri, ηf, kitabınızda Tablo 3.2’de verilmektedir. (ηf < 50) 3.54 ifadesinde P makinenin gücüdür. Termik bir santralde, santralin termik gücüdür. Bu tabloda verilen değerler, türbinden alınan güce göre hesaplanmıştır. Termik güç, yani, bir kuvvet santralında türbinden alınan güç bilinirse, seçilmiş bir yakıt için, yakıt miktarı hesap edilir.

88 Termik( Isıl) Verim

89 Sentetik Yakıtlar Başka yakıtlardan elde edilen “yapay” yakıtlardır. Kömürden gaz üretimi, hidrojen üretimi gibi. Çok çeşitli sentetik yakıtlar mevcuttur, üretilmektedir. Sentetik yakıtların üretilmesinde, ısıl verimler Tablo 3.3’te verilmektedir; bu verim, sentetik yakıtın yanma ısısının, ana yakıtın yanma ısısına oranıdır.

90 Sentetik Yakıtlar Tablo 3.3 de görüldüğü gibi, ısıl verim % arasında değişir. Sentetik yakıt üretimi, yüksek sıcaklık ve basınçları gerektirir ve ek mekanik iş sarfını gerektirir. Dolayısı ile ekonomik bakımdan gerekli olduğunun gösterilmesi gerekir. Şu öerneğe bakınız:

91 Örnek-Sentetik Yakıt Kömürden sentetik gaz üretimi: Kimyasal reaksiyon
(3.55)

92 Sentetik Yakitlar

93 Sentetik Yakıt Tablodan görüldüğü gibi sentetik yakıt ısıl verimi, genel olarak %60-%90 arasında değişir. Sentetik yakıt, kullanılacaksa, ekonomik açıdan ve enerji fiyatı bakımından, sentetik yakıt imalatının geçerliliğinin gösterilmesi gerekir; zira sentetik yakıt imalatı pahalıdır, çünkü Çevirme işlemi yüksek basınç ve sıcaklık altında yapılır, bu da ek enerji sarfını, gerektirir. Problem 3.6 çözünüz.

94 Sentetik Yakıt verimi Sentetik yakıtın yanma ısısının,
ana yakıtın ısınma ısısına oranıdır: SHTV/AYHV Tablo: 3.3 Örnek: kömür den metan üretilmiş ise, Metan(HV)/ Kömür(HV) % 61-78

95 Problemler Kitabınızda sayfa 66 ve 67 de şu problemleri çözünüz!
Problemler: (dahil), kendiniz çözeceksiniz! Özel bir “oturumda” Asistan Ufuk sizin sorularınızı cevaplayacaktır.

96 Bölüm 3-Sonuçlar 1- Dünyanın enerji ihtiyacının yaklşık % 80 fosil yakıtlardan temin edilmektedir. 2- Bu bölümde enerji üreten çeşitli teknolojileri gördük; hepsi, termodinamiğin 1. ve 2. kanunlarına göre çalışır. Her birisi, belirli bir ısıl verim ile, ısı enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür, yani faydalı işe dönüştürür.

97 Sonuçlar 3- Yakıt hava ile karışarak yanar ve ısı enerjisinin bir kısmı faydalı işe dönüşür ve bir kısmı Birinci kanuna göre çevreye atılır. İkinci kanuna göre, ısı enerjisinin ancak bir kısmı faydalı işe dönüşebilir, ve bu kullanılan teknolojiye bağlıdır. Gördük ki, yanma ısısının, % 50 den fazlasını faydalı işe dönüştürmek olanak dışı.

98 Sonuçlar 4- Elektrik enerjisi bir konvansiyonel fosil yakıt santralinden üretiliyorsa, ısıl verimi ~% 35-36, gaz türbininde % 30, içten yanmalı bir motorda % 30(ignition)-35(diz.) 5- Eğer yakıt pilleri ile mekanik enerji üretiliyorsa verim % 45 Tablo 3.2 ye bakınız.

99 Sonuçlar Isı makinelerinin verimlerini artırmak için, geliştirilen, KOMBİNE ve CO-GENERATİON sistemlerini inceledik, ve bu sistemlerin verimlerini ve etkinlik faktörlerini yazarak, faydalarını öğrenmiş olduk.

100 Yakıt Pilleri Öğrenciler, yakıt pilleri ile ilgili bir doküman dağıtacağım. Bölüm 1 ve Bölüm 2 içeriğinden sorumludurlar.

101 Yakıt Pilleri Figure 1.1 The electrolysis of water

102 Figure 1.2 Fuel cell sandwich.
Yakıt Pilleri Figure 1.2 Fuel cell sandwich.

103 reactions and charge flow for an acid electrolyte fuel cell.
Yakıt Pilleri Figure 1.3 Basic cathode – electrolyte – anode construction of a fuel cell. Electrode reactions and charge flow for an acid electrolyte fuel cell.

104 Figure 1.4 A mathematical model of fuel cell.
PEMfc Figure 1.4 A mathematical model of fuel cell.

105

106