ORÇ ile Düşük Sıcaklıklı Isı Kaynaklarından Elektrik Üretilmesinde Islak ve Yeni Nesil Akışkanların Çevresel ve Termodinamik Performanslarının Karşılaştırılması

Abstract

Organik Rankine Çevrimi (ORÇ), termal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren, yüksek oranda erişilebilir, yaygın olarak kullanılan bir enerji üretim şeklidir. ORÇ’de, türbin jeneratörü termal enerjiyi önce mekanik enerjiye sonra da jeneratör aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürür. Sıradan buhar türbinleri ile karşılaştırıldığında; ORÇ sisteminde dolaşan organik akışkanlar su buharının yerini alır, ancak sudan daha yüksek moleküler ağırlıklı organik sıvıları buharlaştırarak sirkülasyon hızını düşürür ve metal parçalar üzerindeki basıncı azaltır. ORÇ’nin ideal akışkanları genellikle sıfır veya pozitif eğimli sırasıyla ıslak veya yeni nesil akışkanlar olup, aşırı ısıtılmasına gerek yoktur. Bu çalışmada düşük kapasiteli değişik ısı kaynaklı, organik akışkanlı ve konfigürasyonlu ORÇ tasarımı ve termodinamik optimizasyonu yapılmıştır. Bu çalışmadaki termodinamik analiz Engineering Equation Solver kullanılarak yapılmıştır. ORÇ’de farklı akışkan gruplarının etkisi belirlenmiştir. Akışkan tipini önemli kılan en önemli etken türbinde akışkanın genleşmesinden sonra kuruluk oranının akışkanın tipine göre değişmesidir. R290, R32, R152a, R134a, R125, R1270, R1234ze, R1234yf gibi yeni nesil ve ıslak akışkanlar kullanılarak organik akışkanların tasarım değerlendirmeleri yapılmıştır. Akışkan türleri kendi aralarında incelendiğinde R152a’nın özellikle elde edilen türbin işi bakımından R134a’dan çok iyi durumda olduğu, R1234ze’nin ise R1234yf’den ısıl verim ve ekserji verimi bakımından önde olduğu görülmektedir.