Browsing by Author "Yavuz, Tahir"

Now showing 1 - 13 of 13

Airfoil-slat arrangement model design for wind turbines in fuzzy environment
(2020) Atalay, Kumru Didem; Dengiz, Berna; Yavuz, Tahir; Koc, Emre; Ic, Yusuf Tansel
In this study, a multi-element wind turbine blade that consists of NACA 6411 and NACA 4412 leading-edge slat design is investigated computationally. Optimum design parameters of the slatted wind turbine blade leading to maximum value of C-L/C-D related to the turbine power are obtained. In the optimization process, a new fuzzy logic linear programming methodology integrating with fuzzy linear regression and 2D CFD analysis is proposed. The aerodynamic characteristics of the slatted blade are computed by using Incompressible Navier-Stokes equations and k-omega turbulence modeling. Results are compared with the results of linear programming method and direct search optimization method. The computational results reveal that the proposed methodology for performance optimization is more effective than other methods to obtain high-performance value of the C-L/C-D. The maximum value of the C-L/C-D is obtained as 25.1 leading the maximum efficiency of 0.52.
B-Spline ve genetik algoritma ile helikopter pal tasarim ve optimizasyonu
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü, 2024) Demir Atılgan, Tuanna; Yavuz, Tahir
Verimliliği artırmak, enerji tüketimini azaltmak, daha iyi uçuş performansı elde etmek ve helikopter operasyonlarının etkinliğini artırmak için helikopter kanadı optimizasyonuna ihtiyaç duyulmaktadır. Rotor kanadı, bir helikopterin verimliliğini ve kontrolü, performansı, manevra kabiliyetini arttıran, optimum uçuş özelliklerinin ve operasyonel yeteneklerin elde edilmesini büyük ölçüde etkileyen helikopter tasarımının hayati bir bileşenidir. Bu yüksek lisans tezi, B-spline modellemesi için Python tabanlı kodların oluşturulması, kanat elemanları momentum teorisiyle entegrasyonu ve optimizasyon için genetik algoritmanın uygulanması gibi konuları sistemli bir şekilde ele almaktadır. B-spline, kanat elemanı-momentum teorisi ve genetik algoritma metotları kullanılarak Pyton yazılımı ile helikopter pal tasarım ve optimizasyon aracı geliştirilmiştir. Beslenen noktalardan B-spline ile kanat kesit eğrisi oluşturularak genetik algoritma ile farklı geometrilere sahip iki boyutlu helikopter pal kesitleri oluşturulmaktadır. Elde edilen kesitler XFOIL akış çözücüsüne konularak aerodinamik parametreler elde edilmiş ve pal elemanları momentum teorisi ile belirlenen maliyet fonksiyonu genetik algoritma kullanılarak minimize edilmektedir. Helikopter palleri; B-spline ile kanat kesit eğrileri, dönme hızı, pal sayısı, veter uzunluğu, boyu, burkulma açısı ve sivrilme oranına göre optimize edilerek maksimum itkiyi sağlayacak pal kesit eğrisi ve pale ait geometrik parametreler belirlenmektedir. Oluşturulan kod deneysel çalışma sonuçları ile kıyaslanarak doğrulanmış olup geliştirilen algoritmaya beslenen parametre ve sınır koşullarına bağlı olarak 𝐶𝑇 katsayısının %20, toplam itki kuvvetinin %48, toplam tork ve gücün ise %44 oranında arttığı anlaşılmıştır. Helicopter wing optimization is needed to increase efficiency, reduce energy consumption, achieve better flight performance and increase the overall effectiveness of helicopter operations. The rotor blade is a critical component that generates lift and provides maneuverability to ensure efficiency and control, improve performance and enhance cost efficiency of a helicopter. It is a vital component of helicopter design that greatly influences the achievement of optimal flight characteristics and operational capabilities. In this study helicopter blade design and optimization tool has been developed via Python software by using B-spline, Blade Element-Momentum Theory and Genetic Algorithm methods. Rotor blade cross section curves are created from the points on the two-dimensional axis with the B-spline method. Helicopter blade sections with different geometries are generated from these points with genetic algorithm. The aerodynamic parameters are obtained by putting the previously created airfoil sections in the flow solver via XFOIL and the objective function determined by the blade elements momentum theory is minimized by using genetic algorithm. Helicopter blades are optimized according to airfoil shapes obtained from B-spline, rotational speed, number of blades, chord length, span, twist angle and taper ratio and blade section curves that will provide maximum thrust and related geometric parameters of the blade are determined. The created code was verified by comparing it with the experimental study results, and it was understood that the 𝐶𝑇 coefficient increased by 30%, the total thrust force by 48%, and the total torque and power by 44%, depending on the parameters and boundary conditions fed into the developed algorithm.
CFD vs. XFOIL of Airfoil Analysis at Low Reynolds Numbers
(2016) Gunel, Onur; Koc, Emre; Yavuz, Tahir
For Blade Element Momentum (BEM) theory, the airfoil data needs to be as accurate as possible. Nowadays, Computational Fluid Dynamics (CFD) is used for optimization and design of turbine application. Lift coefficient, drag coefficient and lift coefficient over drag coefficient are significant parameters for turbine application. Selecting a suitable computational tool is crucial for design of the turbine. Panel method and an integral boundary layer formulation are combined in the MOIL code for the analysis of potential flow around the airfoils. In this study, XFOIL code and Transition SST k-omega model were used to predict the aerodynamic performance at low Reynolds numbers (Re = 3x10<^>5, 4x10<^>5, 5x10<^>5). The results were compared and CFD results and XFOIL, code result are compatible with each other until stall angle. Also XFOIL, and CFD results were shown a good coherence with literature.
Comparison of Qblade and CFD Results for Small-Scaled Horizontal Axis Wind Turbine Analysis
(2016) Koc, Emre; Gunel, Onur; Yavuz, Tahir
The software QBlade under General Public License is used for analysis and design of wind turbines. QBlade uses the Blade Element Momentum (BEM) method for the simulation of wind turbines and it is integrated with the XFOIL airfoil design and analysis. It is possible to predict wind turbine performance with it. Nowadays, Computational Fluid Dynamics (CFD) is used for optimization and design of turbine application. In this study, Horizontal wind turbine with a rotor diameter of 2 in, was designed and objected to performance analysis by QBlade and Ansys-Fluent. The graphic of the power coefficient vs. tip speed ratio (TSR) was obtained for each result. When the results are compared, the good agreement has been seen.
Francis türbinleri için bir vorteks önleyici bileşen tasarımı ve türbin performansının incelenmesi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü, 2022) Sermenci, Deniz Sarper; Yavuz, Tahir
Bu tez çalışması kapsamında, Francis türbinlerinin emme borusunda meydana gelen ani basınç dalgalanmaları ve buna bağlı oluşabilen vorteks halatı olayının önüne geçebilmek adına yeni bir bileşen tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında performans analizlerinin gerçekleştirilmesinde Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizleri kullanılmış, kullanılan model daha önce bir çalışmada elde edilen deneysel verilerle doğrulanmıştır. Vorteks Önleyici Bileşen kademe sayısı, Vorteks Önleyici Bileşen yüksekliği ve ayar kanatları açısı parametreleri seçilerek bir optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Parametreler arası doğrusal ilişki olmaması ve deney sayısının azlığı sebebiyle Box-Behnken deney tasarımı metodu ile Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizleri eş zamanlı yürütülmüş ve çalışmanın sonucunda regresyon denklemi elde edilmiştir. Buna göre, türbin performansına en çok etki eden parametrenin ayar kanatları açısı olduğu, sonraki etkin parametrenin ise ayar kanatları ve Vorteks Önleyici Bileşen kademe sayısı interaksiyon ilişkisi olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, Vorteks Önleyici Bileşenin tek kademeli olarak tasarımda kullanıldığı durumda, emme borusunda meydana gelen vorteks halatını emme borusu çeperlerine dağıttığı ve türbin veriminde yaklaşık %1’lik bir artışa sebebiyet verdiği gözlemlenmiştir. In this study, a new design is made to prevent vortex rope phenomena which may be occur due to instant pressure fluctuations at the draft tube of Francis turbines. In this study, Computational Fluid Dynamics (CFD) analyses are used to obtain the turbine performance and the data is verified with experimental results extracted from a previous study. Stage number of Vortex Preventing Element, the height of Vortex Preventing Element and guide vanes angle of Francis turbine is selected as factors to carry out an optimization study. Box-Behnken experimental design is selected due to lower experiment number and the non-linear relationship between the specified parameters. Optimization and CFD studies are carried out simultaneously and as a consequence, a regression equation is obtained. Accordingly, the most effective parameter on turbine performance is observed as guide vanes angle, and the second one is the relation between guide vanes angle and stage number of Vortex Preventing Element. Besides, if the single-staged Vortex Preventing Element is used in Francis turbine design, it is seen that the component shreds the vortex rope through the draft tube wall. Also, the VPE forges an %1 additional increment on turbine efficiency.
Increasing Efficiency of an Existing Francis Turbine by Rehabilitation Process
(2016) Semerci, Deniz Sarper; Yavuz, Tahir
As a renewable energy type, hydraulic energy has an important role in power generation. Francis turbines are the most common turbine type in use for hydraulic power generation. A francis turbine's main components are spiral case, stay vanes, guide vanes, runner and draft tube. As the design processes of components differ with head and discharge values for each turbine, the process requires much effort and time. In recent years, Computational Fluid Dynamics (CFD) are commonly used to predict hydraulic performance of turbines since it is more economical and effective in time management. In this study, a Francis turbine is designed based on head and discharge values of an existing turbine at Kesikkopru, Ankara with an efficiency about %89 and analysed with commercial CFD codes. Pressure and velocity distributions of turbine components and turbine efficiency arc examined. As a result of this study, it is obtained that there is an increment about 0/05 in planted turbine's efficiency. Thus, the francis turbine can generate more power with a rehabilitation process.
Kesikköprü hidroelektrik santrali model türbin tasarımı ve performans iyileştirme analizi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016) Semerci, Deniz Sarper; Yavuz, Tahir
Bu tez çalışması kapsamında, Kesikköprü Hidroelektrik Santrali’nde halihazırda çalışmakta olan türbinlerin giriş parametreleri olan debi ve düşü değerleri kullanılarak bir Francis türbini tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu tasarım, ANSYS v15. programı aracılığıyla sayısal ortama aktarılmış ve türbin bileşenlerinin sayısal akış hacimleri ayrı ayrı oluşturulmuştur. Oluşturulan bu hacimler birleştirilerek, bir Francis türbini sayısal modeli ortaya çıkarılmıştır. Bu model, francis türbini bileşenlerden olan yönlendirici kanatların türbin performansına etkisini görmek üzere, yönlendirici kanat açıları değiştirilerek hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizlerine tabi tutulmuştur. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ANSYS CFX programı aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda elde edilen verim değerleri ve basınç ve hız konturları incelenerek beş farklı yönlendirici kanat açısı için bir verim eğrisi oluşturulmuştur. Bu verim eğrisine göre 22 derecelik yönlendirici kanat açısının %94’lük bir verim değeriyle Francis türbini tasarımı için en uygun yönlendirici kanat pozisyonu olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca, son tasarım için kavitasyon analizi gerçekleştirilmiş olup, türbin tasarımında herhangi bir kavitasyon olayına rastlanmadığı, mutlak basınç ve atmosferik basınç farkı baz alınarak gözlemlenmiştir. Kesikköprü Hidroelektrik Santrali’nde çalışmakta olan Francis türbinlerinin ortalama %89’luk bir verimle çalıştığı göz önüne alındığında, olası bir rehabilitasyon çalışmasıyla, saptanan %94’lük verim ışığında, %5’lik bir ek verim elde edilebileceği belirlenmiştir. In this study, design of a Francis turbine is made based on head and discharge values of the turbines which are currently working in Kesikköprü Hydropower Plant. Computational flow domains of this Francis turbine’s components are generated on ANSYS v15 separately. These flow domains are assembled and they constitute the whole Francis turbine’s computational model. This model is subjected to CFD analyses for different guide vane angles to determine the effect of guide vanes on turbine performance and efficiency. CFD analyses are carried out on ANSYS CFX. As a result, efficiency values, pressure and velocity distributions are obtained for five different guide vane angles. An efficiency curve is generated based on these values. According to this efficiency curve, 22-degree guide vane position corresponds to the best efficiency point with a 94% efficiency. Thus, 22-degree guide vane angle is decided as the optimum guide vane position for final design. Besides, cavitation analysis is carried out for this final design. According to the results of this analysis, it is obtained that the turbine is cavitation-free. In addition to this, when absolute pressure and gage pressure values are examined from the pressure distribution contours, it is obvious that there’s no cavitation in turbine runner. The turbines in Kesikköprü Hydropower Plant are working with the mean efficiency value 89%. As 94% efficiency value is obtained from CFD analyses, there would be an additional efficiency increment about 5% if the rehabilitation process will come true.
Küçük ölçekli rüzgar ve hidrokinetik enerjisi türbinleri için türbin-kanal tasarım optimizasyonu ve sistemin performans analizleri
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Koç, Emre; Yavuz, Tahir
Günümüzde yenilenebilir enerji çeşitlerinden olan rüzgar ve hidrokinetik enerjisine verilen önem her geçen gün artmaktadır. Bu kapsamda türbin performansını artırmaya yönelik birçok çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada rüzgar ve hidrokinetik türbinleri için türbin performansını arttırmak ve düşük hızlarda esen rüzgarla enerji üretimi yapmak üzere türbin-kanal kombinasyonu ele alınarak küçük kapasiteli türbinlerde türbin girişinde serbest akış hızını en yüksek düzeye çıkaracak sistemin optimizasyonu yapılmıştır. Optimizasyon çalışmalarında 2D Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizleriyle, Yanıt Yüzey Metodu (Response Surface Method) birlikte kullanılmış, kanal yapıyı tanımlayan geometrik parametrelerin optimum değerleri elde edilmiştir. İstenilen bir türbin çapı için bu parametrelerin kullanılmasıyla optimum bir kanal tasarımının oluşturulmasına imkan sağlanmıştır. 2D analizlerde, kanal yapı içerisindeki türbin, disk yaklaşımıyla modellenmiştir. Optimum kanal geometrisinde, türbini temsil eden disk üzerindeki hız değeri serbest akış hızına göre ortalama olarak 1.2 kat yükselmiştir. Optimum geometrik boyutlar kullanılarak sistemin 3D HAD analizleri yapılmıştır. Rotor çapı 0.9 m ve Reynolds sayısının 115000 değerinde, yalın türbin veriminin 0.43’den, flaplı kanal yapı ile 1.11’e kadar yükseldiği görülmüştür. Ayrıca flaplı kanal kullanılarak türbinin enerji üretimine başladığı minimum rüzgar hızı % 19 oranında azaldığı kanıtlanmıştır. Böylece kanallı yapı kullanılarak türbinin ürettiği güç değeri 2.58 kat arttırılmış ve rüzgar türbininden enerji üretebileceği minimum rüzgar hızı azaldığından flaplı kanal kullanılarak rüzgar hızının yetersiz olduğu bölgelerde rüzgardan enerji üretilme imkanının sağlanabileceği görülmüştür. The importance of wind and hydrokinetic energies which are kinds of renewable energy is increasing day by day. In this context, many studies are carried out to improve turbine performance. In this study, a system optimization is made in order to maximize the free stream velocity at the small capacity turbine entry zone by considering turbine-concentrator combination. It is aimed to increase the turbine performance and to generate energy in lower speeds for wind and hydrokinetic turbines. In the optimization studies, the geometric parameters of the concentrator which define the system are obtained by using 2D CFD analysis and RSM being used together. In 2D analysis, turbine inside the concentrator is modelled with disc approach. Free stream velocity at the disc zone is increased approximately by 1.2 times. 3D CFD analysis are carried out with the usage of optimum geometric parameters. Bare turbine efficiency with the concentrator is increased to 1.11 from 0.43 in the condition when rotor diameter is 0.9 m and Reynolds number is 115000 value. On the other hand, with the usage of concentrator with flap, it is proved that the minimum operation velocity of the turbine is decreased by % 19. Thus, it is proved that the power value is 2.58 times increased by the usage of concentrator and due to the decrease of minimum operation velocity of the turbine, energy is seen to be generated in the zones where there is insufficient wind speed.
Otobüslerde pnömatik sistemlerin ölçümü, kontrolü ve değerlendirilmesi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016) Kaynak, Bahadır; Yavuz, Tahir
Otobüslerin bazı kritik sistemleri pnömatik olarak çalışmaktadır. Üretilen tüm araçların fren, süspansiyon ve kapılarında pnömatik sistemler kullanılmaktadır. Bu sistemlerin güvenli ve verimli çalışabilmesi için hava basıncının yönetmeliklerde (Belirli Motorlu Araç Sınıflarının Ve Römorklarının Frenleme Düzenekleri İle İlgili Tip Onayı Yönetmeliği (71/320/AT)) izin verilen değerin altına düşmemesi gerekmektedir. Basınç düşmesinin sebebi hava tesisatlarındaki kaçaklardır. Kaçakların önlenmesi için önce kaçağın olduğu hattın hassas bir ölçüm cihazı ile tespit edilmesi gerekmektedir. Otobüsler üzerinde kullanılan sistemler hassas bir ölçüm yapmaya imkan vermemektedir. Geliştirilen kontrol cihazı, bir otobüste belli bir sıraya göre dizilmiş, 14 adet ayarlanabilen pnömatik ve buna bağlı elektriksel devreleri kontrol ederek sorunları ve bunların yerlerini kalite kontrol elemanına bildirebilen bir cihazdır. Yeni cihazla birlikte ölçüm prosesi yeniden incelenip hatalara en hızlı müdahale etmenin yolları aranmıştır. Ayrıca tespit edilen hataların istatistiği tutulup ilgili bölümlere hatayla ilgili geri bildirimler yapılabilmektedir. Kalite kontrol cihazı bünyesindeki PLC otomasyon sistemi ile araç içi pnömatik hattı hava sızdırmazlık ve fren devresi testi olarak iki aşamada test etmektedir. Cihaz ile yapılan testler sonucu üretim tesisindeki otobüslerin fren devre hatlarında basınç kaçakları tespit edilmiştir. Örneğin el freni basınç kontrolü noktasında, hava sızdırmazlık testi ile 0,35 bar’lık, fren devre hattı testi ile 0,50 bar’lık düşüş tespit edilmiştir. Some critical systems in the buses are operated with pneumatic devices. Brake, suspension and door driving mechanisms of all busses are designed as pneumatically. In order to operate efficiently pneumatic systems has to work above a limit pressure given by the regulations (71/320/At). The operating system pressure should not drop below this limit. The main reason for this pressure drop is the leakage in the pneumatic systems. In order to prevent these leakages, the line that has leakage has to be detected by a sensitive measurement device. The system that is used in buses is too old and not sensitive enough. The device that developed, checks the problems in the pneumatic systems and electric circuits connected to them, that are arrayed in a 14 line and reports the places of the problems to the quality control personel. With this device, measurement process revised and new efficient methods to interfere the problems studied. Also, the statistics of the problems made and feedbacks related to the departments can be done. With the PLC automation system in-body quality control device, bus pneumatic line has been tested as air tightneess and brake circuit in two stage. With test results, pressure leak in the brake circuit of the bus line has been determined in production facilities. For example, pressure decrease was detected with air tightness test as 0,35 bar, with brake circuit line test as 0,50 bar at brake pressure control point.
Profil değiştirilebilen rüzgâr türbin kanadı tasarımı
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Gültekin, Yalım; Yavuz, Tahir
Bu çalışmada şekil değiştirebilen rüzgâr türbini kanadı hesaplamaları için kanat profili üzerinde gerekli olan perdovites ve çeşitli hücum açılarına göre kanat üzerinde optimizasyon çalışması yapılmıştır. Optimizasyon çalışmasında k-ε modeli ve ANSYS Fluent Adjoint Solver (Sınırdaş Çözüm) için Cl/Cd optimizasyon kullanılmıştır. Sınırdaş çözümlemeye göre kanat üzerinde oluşan değişimler incelenmiştir. Çalışmada ilk olarak oluşturulan benzetim modeli Cornel Üniversitesi Confluence sitesinde bulunan profil doğrulama verileri ile doğrulama yapılmıştır. Çalışmanın devamında ise fiziken kaldırma kuvveti elde edilemeyecek simetrik kanat ve paralel akış şartı denenmiştir. Çalışmanın devamında ise kanat profilinin en iyi noktalarından biri olan 4º hücum açısı 25m/s verimi göz önünde bulundurularak kanat verimleri bu noktaya göre optimize edilmiştir. 10º hücum açısı 5m/s özelliğinden 4º hücum açısı 20m/s değerli için verim artışı ile birlikte kaldırma kuvveti katsayısında artış gözlenmiştir. 4º hücum açısı 25m/s ve 4º hücum açısı 50m/s değerine kadar olan aralıkta ise emniyet nedenlerinden ötürü kanat profili kaldırma kuvvetini azaltacak şekilde hareket etmiştir. Değişen rüzgâr hızları ve hücum açılarında verim değerini tanımlayan kaldırma kuvvet/direnç kuvvet katsayısı oranı, Cl/Cd, 13.205625 değerinde sabitlenmiş ve optimum çalışma noktasına göre şekil değişiklikleri incelenmiştir. şekil değiştirebilen rüzgâr türbini kanadı kullanarak emniyet nedenleri ile rügar türbininin enerji üretmesi perdovites ile engellenebilirken rüzgâr türbinlerinin enerji üretebileceği rüzgâr hızı aralığı genişletilerek türbinin kapasite faktörü ve yıllık enerji üretiminde artış sağlanabilecektir. In this study, an optimization study was carried out on the blade according to the active stall and various attack angles required on the wing profile for calculating wind turbine blades. In the optimization study, Cl/Cd optimization was used for the k-ε model and ANSYS Fluent Adjoint Solver anda according to the boundary analysis, changes on the wing profile were examined. The first simulation model created in the study was verified with the profile verification data available on the Cornel University Confluence site. In the continuation of the study, symmetrical wing and parallel flow condition which physically lifting force cannot be obtained have been tried. In the continuation of the study, by considering the efficiency of 4º angle of attack 25m/s, which is one of the best points of the wing profile, wing efficiency is optimized according to this point. An increase in the coefficient of buoyancy was observed with the increase in efficiency for the value of 10º attack angle 5m/s and 4º angle of attack 20m/s. In the range of 4º angle of attack up to 25m/s and 4 50 angle of attack up to 50m/s, it moved to reduce the wing profile lifting force for safety reasons. The lift / drag force coefficient ratio, which defines the efficiency value at varying wind speeds and offensive angles, is fixed at Cl/Cd, 13.205625 and is designed to change according to the optimum operating mode. For safety reasons, the wind turbine's energy generation can be prevented by perdovity by using a deformable wind turbine blade, while the wind speed range that the wind turbines can generate energy can be expanded to increase the capacity factor and annual energy production of the turbine.
Tarım sektöründe birlikte ısı ve güç sistemleri ile yenilebilir enerji kaynakları kullanan melez sistemlerin tasarım için ekserji tabanlı bir algoritma geliştirilmesi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014) Bayulu, Funda; Yavuz, Tahir
Yapılı çevrede ekserji yıkımlarının en aza indirgenmesi için ön koşul, enerji verimi yüksek melez sürdürülebilir enerji sistemlerini kurgulayabilmek, bu kurguyu da ekserji arz ve talep dengelerine oturtabilmektir. Bu çalışmanın amacı arz tarafındaki ekserji girdilerinin en yüksek ortalama akılcı ekserji yönetim verimi sağlayacak şekilde harmanlanarak yapılı çevrenin ekserji taleplerine en uygun şekilde dağıtılmasını belirleyecek bir karar verici algoritmanın MS Excel programı ile hazırlanması ve çeşitli senaryoların bu program içerisinde modellenmesidir. Söz konusu algoritma, örnek bir çiftlik projesinde çeşitli senaryolar ile MS Excel programında sınanarak enerji verimliliğine, CO2 salımlarına, yakıt tasarrufuna olası olumlu katkıları irdelenerek değerlendirilmiştir. Amaç fonksiyonunda iki senaryo arası ekserji verimi oranı, karbon salım oranı ve basit geri ödeme süresi oranları toplanarak senaryolara ait tümleşik amaç fonksiyonu değerleri hesaplanmıştır. Bu doğrultuda temel senaryo sonuçları ile karşılaştırmalı olarak yazılan amaç fonksiyonunu en küçükleyecek senaryo bulunmuştur. Elde edilen örnek sonuçlar incelendiğinde en yüksek akılcı ekserji verimine 0,55 değeriyle içerisinde birlikte ısı ve güç, ısıl depolama, ısı pompası, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi ve biyogaz gibi sistemlerin olduğu yenilikçi bir yeşil çiftlik senaryosunda ulaşılmıştır. Aynı senaryoda temel senaryo kış işletmesinde 571 ton CO2/yıl olan karbondioksit salımının 61 ton CO2/yıl’a indirgendiğindi gözlemlenmiştir. Kabul edilen örnek değerler ile algoritmanın uygulanabilirliği ve yetkinlik koşulları da incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde verilen tüm değişken değerlerde en küçükleyen senaryonun söz konusu senaryo olduğu görülmüştür. Senaryolarda kullanılan enerji dönüştürüm sistemleri ilk yatırım maliyetleri, enerji/yakıt maliyetleri belirlenen örnek değerler ile hesaplanarak basit geri ödeme süreleri incelenmiştir. The prerequisite for minimizing the exergy destructions in the built environment is to base energy-efficient hybrid renewable energy systems on a good balance between the supply and demand of exergy. The aim of this study is to develop a novel decision-making algorithm with MS Excel by modeling various scenarios within to ensure the most appropriate way of allocating the supply exergy among various demands with different exergies and to attain the highest average rational exergy management efficiency in the built environment. The potential positive impact of the algorithm to energy efficiency, CO2 emissions, and fuel savings have been investigated and were rated with a sample design regarding a green farm. In this respect, four scenarios were considered with the objective of minimizing the average rational management efficiency and a composite objective function was compared to a basic scenario about furnishing the power and energy demand of the farm. In the composite objective function, the ratio of exergy efficiency improvement, carbon dioxide emissions reductions and simple payback period reduction between those scenarios were compiled and calculations were made. According to the sample results that were collected, the rational exergy management efficiency was reached with value 0.55 in green farm that had renewable energy methods like combined heat and power, heat pump and solar and wind energy. In the same scenario, it’s observed in the main scenario that the carbon dioxide emissions measured as 571 tons CO2/year were drastically reduced to 61 tons CO2/year. The applicability and competence level of the algorithm were tested with the accepted sample values. The simple payback periods were analyzed by calculating the initial investment costs of energy conversion systems and energy/fuel costs with the determined sample values in those scenarios.
Tek etkili absorpsiyonlu bir soğutma sisteminde ilave bir ısı değiştici eklenmesinin etkileri: Termodinamik analiz
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021) Şaşmaz, Turgut; Yavuz, Tahir
Dünyada iklimlendirme ve soğutma sistemleri genel olarak ve çoğunlukla buhar sıkıştırmalı veya buhar emme sistemleri ile yapılmaktadır. Bu sistemler yüksek oranda enerji çekmektedirler. Güneş enerjisinin veya herhangi bir atık enerji kaynağının optimum şekilde kullanılmasına ve bunun sonucunda çok büyük tasarrufların sağlanmasına yol açabilen uygun bir atık enerji kullanma sistemi tasarlamak, kullanılan elektrik enerjisi miktarını azaltır ve global ısınma yönünden pozitif etkilere sahip olacağı düşünülmektedir. Bu çalışmanın amacı güneş enerjisi ile desteklenmiş, absorbsiyon yataklı, soğurmalı bir iklimlendirme sisteminin termodinamik ve ekserji analizlerinin yapılmasıdır. Temel çalışmada akışkan çiftlerinin ekserji analizi ve termodinamik analizler ile hangisinin daha verimli olduğunu anlaşılmaya çalışılmıştır. Bunun yanı sıra temel tek kademeli soğurmalı sisteme ek bir ısı değiştirici daha ilave edilerek sistem verimliliğin ne kadar arttığı gözlemlenmiştir. Çalışmada, Sistemin performans açısından performans katsayısı (COP) emici sıcaklığı, jeneratör sıcaklığı ve konsantrasyon farkları göz önünde bulundurularak performans kirterleri iredelenmiş, absorbsiyonlu soğutma sistemlerinin termodinamik ve ekserji analizleri yapılmış ve ekserji yıkımları elde edilmiştir. Atıl enerji olarak güneş enerjisinin kullanımına odaklanmış olunup aynı zamanda absorbsiyon yatakları konvansiyonel buhar sıkıştırma kompresörlerinin yerini almıştır. İklim koşulları göz önünde bulundurularak herhangi bir yerde absorbsiyonlu sistemler devreye alınabilir. Çalışmada Amonyak-Lityum Nitrat çiftinde COP artışı 0,494’den 0,85’e çıkarak en büyük artışı göstermiştir. Lityum Bromür-Su çalışma çiftinde COP artışı 0,556’den 0,749’a çıkarak en büyük ikinci artışı göstermiştir. Bunu 0,458 den 0,584 ye çıkan Amonyak-sodyumtiyosiyanit ve 0,541 de 0,57 e çıkan Amonyak-Su çiftti izlemiştir. Air conditioning and cooling systems in the world are generally and mostly made with vapor compression or vapor absorption systems. These systems draw a high amount of energy. It is thought that designing an appropriate waste energy utilization system, which can lead to the optimum use of solar energy or any waste energy source and as a result, to provide huge savings, will reduce the amount of electrical energy used and have positive effects in terms of global warming. The aim of this study is to conduct thermodynamic and exergy analyzes of an absorption air conditioning system supported by solar energy. In the basic study, it has been tried to understand which one is more efficient by exergy analysis and thermodynamic analysis of fluid pairs. In addition, by adding an additional heat exchanger to the basic single-stage absorption system, it has been observed how much the system efficiency has increased. In the study, the performance criteria of the system were examined by considering the coefficient of performance (COP), absorber temperature, generator temperature and concentration differences, thermodynamic and exergy analyzes of absorption cooling systems were made and exergy destructions were obtained. Focusing on the use of solar energy as inert energy, absorption beds have replaced conventional vapor compression compressors at the same time. Absorption systems can be commissioned anywhere, taking into account the climatic conditions. In the study, the COP increase in the Ammonia-Lithium Nitrate couple showed the greatest increase from 0.477 to 0.85. The COP increase in the Lithium Bromide-Water study pair showed the second largest increase, from 0.556 to 0.749. This was followed by the Ammonia-sodium thiocyanide pair, which increased from 0.458 to 0.584, and the Ammonia-Water couple, which increased from 0.541 to 0.57.
Wind Power Electrical Systems Integration and Technical and Economic Analysis of Hybrid Wind Power Plants
(2016) Kiymaz, Ozhan; Yavuz, Tahir
Energy is one of the major component of the economical and social development. Since fossil fuels are both limited source and environmentally hazardous, people have turned towards usage of renewable and clean energy sources recently. Wind energy, with its applications, became prominent within the renewable energy sources. In the scope of this study, not only wind energy and electricity production by wind turbines are explained but also main challenges and adverse impacts of wind energy integration to the grid are explained. Hybrid renewable power plant which is a method used for reducing the disadvantages of wind energy integration to the grid was modelled for Baskent University by the HOMER software. According to the current load and wind-solar characteristics, the optimum configurations are pv-wind grid connected system and pv-wind-fuel cell stand-alone system. Aiming of maximum renewable fraction and lowest cost, results gave wind-pv grid connected system is a clean and cost effective option with comparable energy. costs which has 1,28 Million US Dollar for whole system and 0,107 USD per kWh, in addition to this the load is supplied 56% by PV, 24% by wind turbines and 20% by grid.