Isı Borulu Isı Geri Kazanım Ünitelerinin Baca Gazı Uygulamalarında Teorik ve Deneysel İncelemesi

Theorical and Experimental Anaysis of Heat Pipe Heat Recovery Units in Chimney Applications

Özet

Günümüzde enerji bedelleri özellikle ülkemizde can yakıcı düzeylere gelmiştir. Bu sebeple atılan her ısı, ısı kullanan kuruluşların kasasından kaybedilen bir değerdir. Bu noktadan hareketle atık ısıların geri kazanılmasındaki en önemli gereç, ısı geri kazanım üniteleridir. Geleneksel ısı geri kazanım ünitelerinde akışkanlar, tek bir yüzeyin iki tarafında akar ve ısı geçişi, sadece bu yüzeyden ısı transferi sağlanır. Bu sebeple, geleneksel ısı geri kazanım ünitelerinde verimlilik %60’larda kalmaktadır. Isı borulu ısı geri kazanım ünitelerinde, her iki ana akışkan da hem farklı yüzeylerden ısı borusu akışkanına ısı geçişi sağlamakta, hem de ısı borusu akışkanı hem sıvı hem de gaz fazına çıktığından, doğru tasarlandığında, toplam ısı geçişi yükselmekte, verimlilik %80’lere kadar çıkmaktadır. Ayrıca ısı borulu ısı geri kazanım bataryaları, doğru malzemeler kullanılarak, 1000-1300 °C gibi çok yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılabilir. Geleneksel ısı geri kazanım ünitelerine, hem verimlilik, hem de yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmesi özelliği ile ısı borulu ısı geri kazanım üniteleri, özellikle yüksek sıcaklıktaki bacalardan ısı geri kazanım sağlanması amacıyla kullanıma uygundur.Bu çalışma 2 aşamalı bir analiz öngörülmüştür. Bunlar, analitik ve sayısal (numerik) analizlerdir. Kapsamlı bir analitik çalışma yapılmış ve akabinde, çalışmayı toparlayan iteratif bir algoritma geliştirilmiştir. Bu algoritmadan elde edilen sonuçlar, analitik çalışma ile ve literatürdeki deneysel çalışma ile çok az hata payıyla örtüşmüştür. Bu sebeple, bu algoritmanın ısı borulu ısı geri kazanım bataryası optimizasyonunda etkili bir şekilde kullanılabileceği ortaya çıkmıştır. Bu sonuçların ışığında, ısı geri kazanım bataryası tasarımını hızlı ve etkili bir şekilde hesaplayan, olabilecek tasarım hatalarını ortadan kaldıran, bir yazılım ortaya konulmuştur.

Abstract

Nowadays, energy costs are extremely high, especially in our country. For that reason, each discarded energy is the lost money in the firm. Therefore, heat recovery units are the basic instrument for recovery of discarded heat. Fluids flow both sides of one layer and heat transfer occurs in traditional heat recovery units. Fort hat reason, the efficiency of traditional heat recovery units is maximum 60%. In heat pipe heat recovery units, the contact surface area of fluids can be different. Also heat pipe fluid works in two phases as gas and liquid without a motor or pump. As a result, the efficiency of heat pipe heat recovery units can be reach to 80%.On the other hand, if heat pipe materials are selected properly, heat pipe heat recovery units can work at high temperatures as 1000-1300 °C. The heat pipe heat recovery units are proper for heat recovery applications for high exhaust temperature chimneys. This study consist of two stages analysis. These are analytic and numeric analysises. First, there are extensive analytic study completed and an algorithm which covers analytic study was developed. The results of algorithm has small differences with algorithm and experimental analysises in the literature. It is seen that, this algorithm can be used for optimization of heat pipe heat recovery units. After this, this algorithm is used a base of a software which designs heat pipe heat recovery unit.