Çok değişkenli optimizasyon ile organik Rankine çevrim verimini etkileyen parametrelerin hassasiyet ve katkı oranlarının tespiti
Yükleniyor...
Tarih
2023
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Pamukkale University
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu çalışmada, Organik Rankine Çevrimi (ORÇ) üze rinde etkisi olan performans parametrelerinin hassasiyet seviyeleri ve katkı oranları belirlenmiştir. Performans parametreleri evaporatör-kondenser pinch point sıcaklık farkı (Delta T-pp,T-e,Delta T-pp,T-k), soğutma suyu giriş sıcaklığı (T-c,T-l), aşırı kızdırma sıcaklığı (T-ak), türbin-pompa izantropik verimleri(eta(t) ve eta(p)) olarak seçilmiştir. Bu parametrelerin ORÇ sistemi üzerindeki etkisi farklı amaç fonksiyonları altında değerlendirilmiştir. İncelenen amaç fonksiyonları; ısıl verim, net güç ve ekserji verimi maksimizasyonu ile toplam tersinmezlik, hacimsel debi oranı (VFR) ve çevresel etki faktör (EEF) minimizasyonudur. Böylece enerji-ekserji analizi ile termodinamik performans, türbin ekonomisinde önemli etkisi olan VFR ve termodinamik sürdürülebilirlik indeksleri ile çevresel faktör incelenmiştir. Amaç fonksiyonlarının değişmesiyle performans parametrelerinin etkisinin büyük bir oranda değişkenlik gösterdiği tespit edilmiştir. Delta T-pp,T-e’nin etkisi maksimum ısıl verimin elde edilmesinde %20.59 etkili iken, maksimum türbin gücünün elde edilmesinde %71.9 etkili olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada Taguchi-ANOVA’dan yararlanılmıştır. L25 ortogonal dizilim kullanılmasıyla amaç fonksiyonlarına ulaşılmasında optimum ortogonal dizilimler ve parametrelerin hassasiyet seviye sıralaması tespit edilmiştir. Tüm amaç fonksiyonlarının eşit oranda etkilediği bir ağırlık fonksiyonu tanımlanmasıyla ORÇ performansı üzerinde %42.85 Delta T-pp,T-e ve %25.71 ise T-c,T-t ’nin etkisinin olduğu belirlenmiştir. Son olarak; regresyon analizi ile her bir amaç fonksiyonu için performans parametrelerine bağlı olarak denklemler çıkarılmıştır. Ampirik denklem ile tahmin edilen sonuçlar ile nümerik analiz sonuçları arasındaki hata oranları çıkartılmıştır. Bu oranlara bakıldığında ampirik denklemlerin ORÇ performansının belirlenmesinde başarılı bir şekilde kullanılabileceği tespit edilmiştir.
In this study, the sensitivity levels and contribution rates of the performance parameters that have an effect on the Organic Rankine Cycle (ORC) were determined. Performance parameters were chosen as evaporator-condenser pinch point temperature difference (Delta T-pp,T-e,Delta T-pp,T-k), cooling water inlet temperature (T-c,T-l), superheating temperature (T-ak), turbine-pump isentropic efficiencies (eta(t) ve eta(p)). The effects of these parameters on the ORC system were evaluated under different objective functions. Examined objective functions; thermal efficiency, net power, and exergy efficiency maximization; total irreversibility, volumetric flow rate (VFR) and environmental impact factor (EEF) minimization. Thus, thermodynamic performance with energy-exergy analysis; VFR, which has a significant impact on turbine economy; thermodynamic sustainability indices and environmental factor were examined. It has been determined that the effect of performance parameters varies greatly with the change of objective functions. While the effect of Delta T-pp,T-e was 20.59% effective in obtaining maximum thermal efficiency, it was determined that it was 71.9% effective in obtaining maximum turbine power. Taguchi-ANOVA was used in the study. By using the L25 orthogonal array, the optimum orthogonal arrays and the sensitivity level order of the parameters have been determined to reach the objective functions. By defining a weight function that affects all objective functions equally, it was determined that 42.85% Delta T-pp,T-e and 25.71% T-c,T-t had an effect on ORC performance. Finally; with regression analysis, equations are derived for each objective function depending on the performance parameters. The error rates between the results estimated by the empirical equation and the numerical analysis results were extracted. Considering these ratios, it has been determined that empirical equations can be used successfully in determining ORC performance..
In this study, the sensitivity levels and contribution rates of the performance parameters that have an effect on the Organic Rankine Cycle (ORC) were determined. Performance parameters were chosen as evaporator-condenser pinch point temperature difference (Delta T-pp,T-e,Delta T-pp,T-k), cooling water inlet temperature (T-c,T-l), superheating temperature (T-ak), turbine-pump isentropic efficiencies (eta(t) ve eta(p)). The effects of these parameters on the ORC system were evaluated under different objective functions. Examined objective functions; thermal efficiency, net power, and exergy efficiency maximization; total irreversibility, volumetric flow rate (VFR) and environmental impact factor (EEF) minimization. Thus, thermodynamic performance with energy-exergy analysis; VFR, which has a significant impact on turbine economy; thermodynamic sustainability indices and environmental factor were examined. It has been determined that the effect of performance parameters varies greatly with the change of objective functions. While the effect of Delta T-pp,T-e was 20.59% effective in obtaining maximum thermal efficiency, it was determined that it was 71.9% effective in obtaining maximum turbine power. Taguchi-ANOVA was used in the study. By using the L25 orthogonal array, the optimum orthogonal arrays and the sensitivity level order of the parameters have been determined to reach the objective functions. By defining a weight function that affects all objective functions equally, it was determined that 42.85% Delta T-pp,T-e and 25.71% T-c,T-t had an effect on ORC performance. Finally; with regression analysis, equations are derived for each objective function depending on the performance parameters. The error rates between the results estimated by the empirical equation and the numerical analysis results were extracted. Considering these ratios, it has been determined that empirical equations can be used successfully in determining ORC performance..
Açıklama
Makale
WOS:000934061100010
WOS:000934061100010
Anahtar Kelimeler
Çoklu Amaç Fonksiyonu, Hassasiyet Seviyesi, Organik Rankine Çevrimi (ORÇ), Ortogonal Dizilim, Pinch Point Sıcaklığı, Multi-Objective Function, Sensitivity Level, Organic Rankine Cycle (ORC), Orthogonal Array, Pinch Point Temperature
Kaynak
Pamukkale University Journal of Engineering Sciences
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
29
Sayı
1
Künye
Ata, S., Kahraman, A., Şahin, R. (2023). Çok değişkenli optimizasyon ile organik Rankine çevrim verimini etkileyen parametrelerin hassasiyet ve katkı oranlarının tespiti. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 29, 1, 94-103.
