Tekstil Endüstrisinde Kullanılan Kojenerasyon Sistemlerinin Kısmi Yüke Göre Verimliliğinin Karşılaştırılması

Transkript

1 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( KSU J. Science and Engineering 6( 00 Tekstil Endüstrisinde Kullanılan Kjenerasyn Sistemlerinin Kısmi Yüke Göre Verimliliğinin Karşılaştırılması Muharrem İMAL Ayhan ONAT KSÜ, Kahramanmaraş Meslek Yüksekkulu, Teknik Prgramlar, Kahramanmaraş ÖZET Bu çalışmada, tekstil endüstrisinde kullanılan kjenerasyn sistemlerinden ara buhar almalı ve karşı basınçlı sistemlerinin kısmi yüke göre verimliliği karşılaştırılmıştır. Kjenerasyn sistemlerinin termdinamik analizi bilgisayar prgramı ile sürekli akışlı, sürekli açık sistem kşulları dikkate alınarak yapılmıştır. Her iki kjenerasyn sisteminin değişen kısmi yük (%5, %50, %75 ve %00 değerlerinde ürettikleri ısı ve elektrik miktarları karşılaştırılmıştır. Elektrik üretmek için ara buhar almalı sistemin düşük kısmi yükte, prses ısısı elde etmek için ise tam yükte çalıştırılmasının verimi artıracağı tespit edilmiştir. Karşı basınçlı sistemde ise elektrik ve prses ısısı üretmek için tam yükte çalıştırılmasının verimi artıracağı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Kısmi yük, kjenerasyn, tekstil, termdinamik analiz. Cmparisn f the Efficiency f Cgeneratin Systems Used in the Textile Industry Accrding t Partial Lad ABSTRACT In this study, a cmparisn f the efficiency f the extractin-cndensing steam system and back pressure steam system (bth are included in cgeneratin systems used in textile industry was made in terms f partial lad. With a cmputer prgram, thermdynamic analysis f cgeneratin systems was cmpleted cnsidering the steady flw prcess in cntrl vlume methd. Fr bth cgeneratin systems heat and pwer prduced in changing partial lads (5%, 50%, 75%, and 00% were cmpared. The results f the study shwed that, efficiency is increased if the extractin-cndensing steam is perated with lw partial lad t prduce electricity, and with full lad t prduce prcessing heat. In the back pressure steam system, n the ther hand, the efficiency is increased if the system is perated with full lad bth fr electricity and prcessing heat prductin. Key Wrds: Partial lad, cgeneratin, textile, thermdynamics analysis. GİRİŞ Günümüzde dünyada kullanılan enerjinin hemen tamamı fsil kaynaklardan elde edilmektedir. Tekstil endüstrisinde de hem buhar hem de elektrik üreten tesislerin kullandığı enerji kaynağı fsil esaslı yakıtlardır. Rekabetin küreselleştiği günümüz dünyasında tekstil endüstrisinin elektrik ve ısı ihtiyacını karşılamak maliyet giderlerini azaltmak en büyük prblemdir. Ulusal enerji plitikaları dikkate alındığında, bu srunu rtadan kaldıran en önemli tesislerin başında kjenerasyn sistemleri gelmektedir (Ry-Aikins, 995. Kjenerasyn sistemlerinin tekstil sektöründe devreye alınması ile işletmenin ihtiyacı lan elektrik ve buhar üretiminin

2 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( 00 6 KSU J. Science and Engineering 6( 00 yapılacaktır. Bunun yanında, üretilen elektriğin ulusal şebekeye satılmasıyla sektörün karlılığı artmış sermayenin etkin kullanımı sağlanmış lacaktır (Casella ve ark., 00. Kjenerasyn uygulamaları enerji giderlerini azaltacağından tekstil sektörünü rekabet gücünü artıracaktır. Bu açıdan bakıldığında tekstil işletmelerinde uygulanacak kjenerasyn sistemleri şu faydaları getirecektir. İşletmelerin ihtiyacı lan enerjinin karşılanmasında ptimum maliyetler ele edilecektir (Scarlin, 996. Sistem küçük güç ve byutlarda inşa edileceğinden az yer kaplayacak işletmesi klaylaşacaktır. Uygulanabilir yakıt alternatifleri fazla ve hat kayıpları yktur. Kjenerasyn sisteminin kurulmasıyla enerji eknmisinin ve enerjinin kullanımındaki verimliliğinin artacağı rtaya çıkmaktadır (Dilip, 98. Klasik güç santrallerinde fsil esaslı yakıt enerjisinin üçte biri elektrik enerjisine dönüştürülebilir, üçte ikisi ise sğutma suyu larak çevreye atılır. Bu nedenle kjenerasyn sistemlerinin ısı ve elektrik üretiminde kullanılması termdinamik larak en etkili yöntemdir (Philips, 979; Hrlck, 987. MATERYAL VE METOT Kjenerasyn Sistemleri Isı ile kuvvetin birlikte üretildiği kjenerasyn sistemlerinde en önemli açık sistem bir buhar türbinidir ya da gaz türbinidir. Buhar türbinleri aşağıda açıklanacağı gibi ara buhar almalı tipte veya karşı basınçlı tipte labilirler. Şekil ve Şekil de sırasıyla ara buhar almalı kjenerasyn sistemi ile karşı basınçlı kjenerasyn sistemi gösterilmektedir. Türbin Güç 5 Buhar Üreteçi Isı Değiştirici P - Gaz Alıcı 0 9 Isı Değiştirici P P Yğuşturucu Isı Değiştirici Şekil. Ara buhar almalı kjenerasyn sistemi.

3 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( 00 6 KSU J. Science and Engineering 6( 00 Türbin Güç Buhar Üreteci 0 Isı Değiştirici 8 P Gaz Alıcı 9 6 P Yğuşturucu Şekil. Karşı basınçlı kjenerasyn sistemi. Ara buhar almalı sistemde, buhar yğuşturucu basıncına kadar genişletilir ve prses sıcaklığına karşılık gelen dyma basıncında bir ara buhar alma işlemi gerçekleştirilir. Karşı basınçlı sistemde ise buhar sadece prses sıcaklığına karşılık gelen dyma basıncına Ara buhar almalı türbinin en önemli üstünlüğü kısmi ısı yüklerinde bile elektrik üretiminin artırılabilmesidir. Diğer taraftan karşı basınçlı türbinler, basit bir yük kntrl mekanizmasına sahip lmanın yanında, ilk yatırım harcamalarının düşük lması gibi bir üstünlüğe de sahiptirler. Bu sistemlerin ikisi de yaygın bir kullanım alanına sahiptir (Dvrak, 985; Malhauser, 987; Olikar, 989. Termdinamik Analiz ve Kabuller Açık sistemlerin çğunda sistem özellikleri zamandan bağımsızdır. Sistem sınırları sabit ve içerisinde alınan tüm nktalarda akışkanın sahip lacağı özellikler sadece knuma bağlı lup zamandan bağımsızdır. Ayrıca sürekli rejimde çalışan bir sistemin sınırlarından birim zamanda geçen ısı, iş ve kütle miktarları sabittir. Sürekli akışlı, sürekli açık sistemlerde enerji denklemi (Çengel ve Bles, 996; V g V ( ç Q & W& hg gz g m& g hç gzç m& ç = 0 şeklinde yazılır. Sürekli akışlı, sürekli açık sistemlerin bütün özellikleri gibi kütlesi de zamandan bağımsızdır. O zaman süreklilik denklemi nlu eşitlikle ifade edilir. m & g = m& veya ç m& = 0 ( Uygulamada karşılaşılan açık sistemlerin çğunda sadece giriş ve bir çıkış nktaları vardır. Böyle bir sistem için süreklilik denklemi, m & (

4 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( 00 6 KSU J. Science and Engineering 6( 00 ve termdinamiğin birinci kanunu: V V Q & W& ( + ( h h + + g( z z m& = 0 yazılır. Burada m& sistemden birim zamanda geçen akışkanın kütlesidir. Q & ve W & ise birim zamanda sistemle çevre arasında alınıp verilen ısı ve iş miktarlarını göstermektedir. Uygulamada en çk kullanılan temel denklemlerden biridir. Buhar türbinlerinde sistemin içinden sürekli geçen akışkan bir gazdır. Bu gibi hallerde giriş ve çıkış kesitleri arasında ptansiyel enerjide meydana gelen değişme ihmal edilebilir. Türbinlerde giriş ve çıkış kesitlerinin alanları, giriş ve çıkış hızları birbirine yakın lacak şekilde seçilir. Bu nedenle kinetik enerjide meydana gelen değişme ihmal edilebilir. Diğer taraftan türbin içerisinde büyük bir hızla akmakta lan akışkanın giriş ve çıkış kesitleri arasında birim kütle başına kazandığı veya kaybettiği ısı miktarı da çk düşüktür ve ihmal edilmiştir. Böylece 5 nlu eşitlik, W & ( h h veya w = ( h h (5 şeklinde yazılabilir. Yukarıdaki nlu eşitlikte verilen süreklilik denklemi kullanılarak Şekil ve şekil deki hal değişim nktalarından birim zamanda geçen kütle miktarları hesaplanmıştır. Termdinamik analizler için yukarıdaki, ve 5 nlu eşitlikler kullanılmıştır. Ara buhar almalı kjenerasyn sistemi için : Süreklilik denklemine göre türbinden geçen kütlesel debi; m & + m& + m& + m& 5 (6 Net türbin işi; W t ( h h + ( m& ( h h + ( m& ( h h (7 + ( m& ( h h5 Tplam pmpa işi; W& P 5 ( h7 h6 + m& ( h9 h8 + m& ( h h (8 Buhar üretecinin ısı yükü; Q & BU ( h h (9 Yğuşturucu ısı yükü; & h (0 Q y ( 5 5 h6 Karşı basınçlı kjenerasyn sistemi için: Süreklilik denklemine göre türbinden geçen kütlesel debi; m & + m& + & ( m Net türbin işi; ( h h + ( m& ( h h + m& ( h W& t h ( Tplam pmpa işi; & h h + m& + m& + m& h ( W P ( ( ( h7

5 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( 00 6 KSU J. Science and Engineering 6( 00 Buhar üretecinin ısı yükü; Q & BU ( h h0 ( Yğuşturucu ısı yükü; Q & y ( h5 h (5 Ara buhar almalı sistem için ısı yükü 9 nlu eşitlikten karşı basınçlı sistemin ısı yükü ise nlu eşitlikten hesaplanmıştır. Prses işlemleri için sistemden çekilen ısı yükü; ara buhar almalı sistem için 0 nlu eşitlik, karşı basınçlı sistem için ise 5 nlu eşitlik kullanılarak hesaplanmıştır. Sisteme giren tplam ısı miktarı sistemden prsese verilen ısı miktarına bölünmüş, böylece giren ısı çıkan ısı ranı ( QGC 8 nlu eşitlik ile bulunmuştur. Pmpaların tükettiği elektrik harcanan enerjidir. O halde tüketilen enerji, türbinlerden elde edilen enerjiden çıkarılırsa 6 WQ nlu eşitlik ile üretilen net elektrik enerjisi miktarı bulunur. Elektrik ısı ranı, ( çevrimden elde edilen elektrik miktarı aynı anda çevrimden çekilen ısı miktarına ranlanarak 7 nlu eşitlik ile bulunmuştur. Snuçlarda elde edilen grafikler aşağıdaki eşitlikler kullanılarak çizilmiştir. Jeneratörden elde edilen elektrik yükü ; ( W t W p η g W = (6 Elektrik ısı ranı; W WQ = (7 Qy Isı giriş çıkış ranı; QBU QGC = (8 Qy Sistemler incelenirken yapılan kabuller: Yğuşturucu basıncı 0 kpa larak sabittir. Türbinden besi suyu ısıtıcısına, ısı değiştiricisine ve yğuşturucuya yapılan ara buhar alma işlemi esnasında ara buhar alma basıncının %5 ine eşit miktarda basınç kaybı meydana gelmektedir. Buhar kazanındaki basınç kaybı, türbin giriş basıncının %5 i ranında lacaktır. Besleme suyunda meydana gelecek entalpi artışı terik rtalama değerin %70 i larak kabul edilmiştir. Gaz alıcı ve yüksek basınçlı besleme suyu ısıtıcısının snlu sıcaklık farkı 0 C larak kabul edilmiştir. Düşük basınçlı besleme suyu ısıtıcısı ve yğuşturucu için bu değer 5 C larak kabul edilmiştir. Termdinamik analizde her iki çevrim için türbin giriş değerleri P = MPa ve T=550 C esas alınmıştır. Entalpi birimi larak h (kj/kg ve entrpi birimi larak s (kj/kgk kabul edilmiştir. Türbin verimi η L = 0, 8, pmpaların verimi η P = 0, 7, jeneratör verimi η g = 0, 95 (Çengel ve Bles, 996. Prgramının Tanıtılması Visual Frtran dilinde yazılan bu prgram üç bölümden luşmaktadır. Bunlar, ara buhar almalı sistemin incelendiği bölüm, karşı basınçlı sistemin incelendiği

6 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( KSU J. Science and Engineering 6( 00 bölüm ve sistemde kullanılan akışkanlara ait özelliklerin hesaplanmasını sağlayan alt prgramlardır. İlk bölümde menü kısmı bulunmaktadır. B Sistem tipi Prses buhar sıcaklığı Türbin giriş sıcaklığı Türbin giriş basıncını belirle Ara hal nktalarındaki entalpi değerlerini hesapla Ara hal nktalarındaki basınç değerlerini hesapla Ara hal nktalarındaki ve türbin çıkışındaki debiyi hesapla Tam yüke göre kısmi yükü seç Buhar üreteci ısı yükünü, ( Q BÜ Net türbin işini, ( W t Yğuşturucunun ısı yükünü, Q Net elektrik enerjisini hesapla ( W y Şekil. Prgramın akış diyagramı. S Bu kısımda kjenerasyn sistemlerinin sıra numarası verilmekte ve ilk giriş değerlerinin hangi birim sisteminde ve hangi byutta girileceği kullanıcıya gösterilmektedir. Daha snra hesaplanması istenen özelliklerin numarasına göre prgram çalıştırılmaktadır. İlk giriş değerlerini akışkanın türbine giriş sıcaklığı luşturmaktadır. Prgramda açık sistemin giriş ve çıkış özelliklerine ait entalpi, entrpi, özgül hacim, basınç ve sıcaklık değerleri hesaplanmaktadır. Her iki Q kjenerasyn sisteminden de elde edilebilecek elektrik değeri ( W, ısı değeri (

7 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( KSU J. Science and Engineering 6( 00 elektrik ısı ranı ( WQ ve çevrime giren ısının çıkan ısıya ranı ( QGC yükten bağımsız ve yüke bağlı larak hesaplanmaktadır. Her iki kjenerasyn sisteminde kısmi yükün değişim aralığı %[ ] alınmıştır. Prgramın her döngüsünde kısmi yük ranı prgram tarafından değiştirilerek, kısmi yükün değişimiyle birlikte sistemin her bir nktasından geçen akışkan debisi yeniden hesaplanmaktadır. Bilgisayar prgramı, her iki sistem için MPa, 50 C; 6 MPa, 50 C; 9 MPa, 50 C ve MPa, 550 C değerlerine sahip türbin kşullarında çalıştırılmıştır. Şekil de prgramın akış diyagramı gösterilmektedir. Alt Prgramlar Prgramda n adet alt prgram vardır. Bunlar türbindeki genişleme esnasında entalpi ve entrpi değerlerini hesaplamakta ve ayrıca verilmiş lan bir T sıcaklığı ve υ özgül hacmi için kızgın buhar bölgesindeki akışkana ait iç enerji, entalpi ve entrpi değerleri bulunmaktadır. Kjenerasyn sistemlerinin her bir nktasındaki sıcaklık ve basınç değerleri hesaplanmakta ve verilmiş lan bir T sıcaklığı ve P basıncı için sıkıştırılmış sıvının özellikleri de bulunabilmektedir. Bütün bunlar hesaplanırken termdinamik özelliklere ait sabit değerler ASHRAE nin (ASHRAE Handbk, 989 yayınlamış lduğu buhar tabllarından alınmıştır. BULGULAR VE TARTIŞMA Bilgisayar prgramı, her iki kjenerasyn sistemi için MPa, 50 C; 6 MPa, 50 C; 9 MPa, 50 C ve MPa, 550 C değerlerine sahip türbin giriş kşulları ve kısmi yükte (%5, %50, %75 ve %00 aşağıdaki grafikler elde edilmiştir. Ara buhar almalı kjenerasyn sisteminin, kısmi yük aralığında çalışılması durumunda elektrik ısı ranı WQ = 0,- arasında değişmektedir. Bu değer kısmi yükün düşük lduğu (%5-%50 aralığında elektrik üretiminin ısı üretiminden daha fazla lduğunu göstermektedir. Şekil de görüldüğü gibi MPa, 550 C türbin giriş kşulları için elektrik ısı ranı WQ = civarındadır. Bu durumda %5 kısmi yükte elektrik üretimi ısı üretiminin iki katıdır. O halde işletmenin elektrik ihtiyacının fazla lduğu çalışma şartlarında ara buhar almalı kjenerasyn sistemi düşük kısmi yükte çalıştırılmalıdır. Bu duruma en uygun kısmi yük değerleri (%5- %50 aralığında bulunmaktadır. Yüksek kısmi yükte çalışması durumunda elektrik ısı ranı düşük hesaplanmaktadır. Bu durumda kısmi yükün fazla lduğu (%75- %00 aralığında ısı üretimi elektrik üretiminden fazladır. Yine MPa, 550 C türbin giriş kşulları için elektrik ısı ranı WQ = 0, 5 civarındadır. Bu durumda tam yükte ısı üretimi elektrik üretiminin katıdır. O halde işletmenin ısı ihtiyacının fazla lduğu çalışma şartlarında (örneğin kış mevsiminde ara buhar almalı kjenerasyn sistemi yüksek kısmi yükte veya tam yükte çalıştırılmalıdır. Karşı basınçlı kjenerasyn sisteminin, kısmi yük aralığında çalışılması durumunda elektrik ısı ranı WQ = 0,8-0,5 arasında değişmektedir. Bu değer kısmi yükün düşük lduğu (%5-%50 aralıkta ısı üretiminin elektrik üretiminden daha fazla lduğunu göstermektedir.

8 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( KSU J. Science and Engineering 6( 00 Elektrik Isı Oranı (WQ,6, 0,8 0, Mpa, 550 C 9 Mpa, 50 C 6 Mpa, 50 C Mpa, 50 C Kısmi Yük (% Şekil. Ara buhar almalı sistem için elektrik ısı ranının ( WQ kısmi yük ile değişimi. Şekil 5 e göre MPa, 550 C türbin kşulları için düşük kısmi yük (%5-%50 aralığında elektrik ısı ranı WQ = 0, civarındadır. Bu değer ısı üretiminin elektrik üretiminden üç kat fazla lduğunu göstermektedir. O halde işletmenin ısı ihtiyacının fazla lduğu çalışma şartlarında karşı basınçlı kjenerasyn sistemi düşük kısmi yükte çalıştırılmalıdır. Yüksek kısmi yükte (%75-%00 aralığında veya tam yükte elektrik ısı ranı WQ = 0,5 civarındadır. Bu durumda ısı üretimi elektrik üretiminin katıdır. Buna göre karşı basınçlı kjenerasyn sisteminde tam yükte çalışılması durumunda düşük kısmi yüke göre üretilen elektrik miktarı artmakta, üretilen ısı miktarı ise azalmaktadır. Enerji eknmisi ve işletmenin verimliliği göz önüne alınırsa, karşı basınçlı kjenerasyn sistemi fazla elektrik ve yeterli ısı üretimi için en uygun şartlar lan tam yükte çalıştırılmalıdır. Ara buhar almalı kjenerasyn sisteminin kısmi yükte çalışması durumunda kjenerasyn sistemine giren ve çıkan ısı ranı QGC =-6 arasında değişmektedir. Bu değerin büyük lması kısmi yükün düşük lduğu ( %5-%50 aralığında sisteme giren ısı miktarının prsese verilen ısı miktarından fazla lduğunu göstermektedir. Şekil 6 da görüldüğü gibi MPa, 550 C türbin giriş kşulları için sisteme giren ve çıkan ısı ranı QGC = 6 dır. Bu durumda %5 kısmi yükte kjenerasyn sistemine giren ısı miktarı prsese verilen ısı miktarının 6 katıdır. O halde düşük kısmi yükte (%5-%50 aralığında kjenerasyn sistemine giren ısı enerjisinin büyük kısmı elektrik üretimi için kullanılmaktadır.

9 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( KSU J. Science and Engineering 6( 00 Elektrik Isı Oranı (WQ 0,6 0,5 0, 0, 0, Mpa, 550 C 9 Mpa, 50 C 6 Mpa, 50 C Mpa, 50 C 0, Kısmi Yük (% Şekil 5. Karşı basınçlı sistem için elektrik ısı ranının ( WQ kısmi yük ile değişimi. Giren-Çıkan Isı Oranı (QGC 6 5 Mpa, 550 C 9 Mpa, 50 C 6 Mpa, 50 C Mpa, 50 C Kısmi Yük (% Şekil 6. Ara buhar almalı sisteme giren-çıkan ısı ranının ( QGC kısmi yük ile değişimi. Yüksek kısmi veya tam yükte çalışılldığında kjenerasyn sistemine giren ısı ve çıkan ısı ranı küçüktür. Şekil 6 daki gibi MPa, 550 C türbin giriş kşulları için kjenerasyn sistemine giren ve çıkan ısı ranı QGC =,5 tur. Bu durumda tam yükte kjenerasyn sistemine giren ısı miktarı prsese verilen ısı miktarının,5 katıdır. O halde tam yükte kjenerasyn sistemine giren ısı enerjisinin büyük kısmı prses işlemleri için kullanılmaktadır. Ara buhar almalı sistem için hesaplanan elektrik ısı ranı WQ ve sisteme giren ve çıkan ısı ranı QGC tam bir uyum içindedir. Her iki değişkende ara buhar almalı kjenerasyn sisteminin elektrik üretimi için düşük kısmi yükte (%5-%50 aralığında, prseste kullanılacak ısı üretimi için de tam yükte (%00 değerinde çalıştırılması gerektiğini göstermektedir.

10 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( KSU J. Science and Engineering 6( 00 Giren- Çıkan Isı Oranı (QGC 0, 0,5 0, 0,5 0, 0,5 Mpa, 550 C 9 Mpa, 50 C 6 Mpa, 50 C Mpa, 50 C 0, Kısmi Yük (% Şekil 7. Karşı basınçlı çevrime giren-çıkan ısı ranının ( QGC kısmi yük ile değişimi. Karşı basınçlı kjenerasyn sisteminde giren ve çıkan ısı ranı QGC =0,6-0, arasındadır. Şekil 7 ye göre MPa, 550 C türbin giriş kşulları için düşük kısmi yükte (%5-%50 aralığında giren ve çıkan ısı ranı QGC =0, civarındadır. Buna göre kısmi yükün (%5-%50 aralığında prses işlemleri için kullanılan ısı miktarı, elektrik üretimi için kullanılanın ısı miktarının katıdır. O halde düşük kısmi yükte sisteme giren ısı enerjisinin büyük kısmı prses işlemleri için harcanmaktadır. Şekil 7 de görüldüğü gibi yüksek kısmi yükte veya tam yükte çalışılması durumunda sisteme giren ısı ve çıkan ısı ranı QGC =0, civarındadır. Bu durumda tam yükte prses işlemleri için kullanılan enerji miktarı elektrik üretimi için kullanılan enerji miktarından fazladır. O halde karşı basınçlı sistem için hesaplanan elektrik ısı ranı WQ 0 ve siteme giren ve çıkan ısı ranı QGC tam bir uyum içindedir. Her iki değişken de karşı basınçlı kjenerasyn sisteminin hem yüksek elektrik üretimi için hem de ısı üretimi için tam yükte çalıştırılması gerektiğini göstermektedir. Ara buhar almalı kjenerasyn sisteminde üretilen elektrik ve prsese verilen ısı miktarının kısmi yük ile değişimi görülmektedir. Düşük kısmi yükte (%5-%50 aralığındaki ısı miktarı, üretilen elektrik miktarından düşüktür. Şekil 8 deki gibi MPa, 550 C türbin giriş kşulları için %50 kısmi yük değerinde üretilen ısı ve elektrik miktarı yaklaşık eşittir. Tam yükte ara buhar almalı kjenerasyn sisteminin ürettiği prses ısısı elektrik miktarının iki katına ulaşmaktadır. Bu snuçlar Şekil 5 teki elektrik ısı ranı WQ0 ve Şekil 7 deki sisteme giren ve çıkan ısı ranını gösteren QGC değişkenleri ile tam bir uyum içindedir. Dlayısıyla ara buhar almalı kjenerasyn sistemi işletmenin elektrik ihtiyacının fazla lduğu çalışma şartlarında düşük kısmi yükte (%5-%50 aralığında ya da işletmenin prses ısısına ihtiyacının fazla lduğu çalışma şartlarında tam yükte çalıştırılmalıdır.

11 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( KSU J. Science and Engineering 6( 00 0 MJ Mpa, 550 C 9 Mpa, 50 C 6 Mpa, 50 C Mpa, 50 C Q (Isı W (Elektrik Kısmi Yük (% Şekil 8. Ara buhar almalı çevrimde elde edilen elektrik ( W ve ısı ( kısmi yük ile değişimi. 0 MJ Mpa, 550 C 9 Mpa, 50 C 6 Mpa, 50 C Mpa, 50 C Kısmi Yük (% Şekil 9. Karşı basınçlı sistemde elde edilen elektrik ( W ve ısı ( yük ile değişimi. Q (Isı W (Elektrik Q miktarının Q miktarının kısmi Şekil 9 de görüldüğü gibi karşı basınçlı kjenerasyn sisteminde prsese verilen ısı miktarı üretilen elektrik miktarının rtalama - katıdır. Artan elektrik üretimi ile beraber prsese verilen ısı miktarı da artmaktadır. Ancak düşük kısmi yükte (%5-%50 aralığında prsese verilen ısı miktarı elektrik üretiminin yaklaşık üç katı iken, tam yükte bu ran azalmaktadır. Bu snuçlar şekil 6 da açıklanan elektrik ısı ranı WQ 0 ve şekil 8 de açıklanan ve sisteme giren ve çıkan ısı ranı QGC değişkenleri ile tam bir uyum içindedir. Dlayısıyla karşı basınçlı kjenerasyn

12 KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi 6( 00 7 KSU J. Science and Engineering 6( 00 sisteminin işletmenin ihtiyacı lan elektrik ve prses ısısını üretmek üzere tam yükte çalıştırılması gerektiğini göstermektedir. SONUÇLAR Kjenerasyn sisteminden yararlanarak bir tekstil işletmesinin elektrik ve ısı ihtiyacının karşılanması gerektiği zaman dikkat edilecek iki durum rtaya çıkmaktadır. Birincisi kjenerasyn sistemi yatırımının ptimum kşullarda yapılması, ikincisi enerji eknmisi açısından kjenerasyn sisteminin ptimum kşullarda işletilmesidir. Yapılan bu çalışma ile ptimum işletme kşullarına göre ara buhar almalı kjenerasyn sisteminin elektrik üretmek için düşük kısmi yükte, prses ısısı üretmek için tam yükte işletilmesi gerektiğini göstermektedir. Aynı şekilde karşı basınçlı kjenerasyn sisteminin hem elektrik hem de prses ısısı üretmek için tam yükte işletilmesi gerektiği belirlenmiştir. Sembller m& =Kütlesel debi (kg/s h =Entalpi (kj/kg W & t =Net türbin işi (kw W & =Net pmpa işi (kw p Q & bü =Buhar üreteci ısı yükü (kw Q & =Yğuşturucu ısı yükü (kw y WQ =Elektrik ısı ranı QGC =Isı giriş çıkış ranı H u =Yakıtın alt ısıl değeri (kj/kg KAYNAKLAR Annim, 989, ASHRAE Handbk, Fundamentals, SI Editin, Atlanta, USA. Casella, F. 00. Minimizing Prductin Csts in Generatin and Cgeneratin Plants, Cntrl Engineering Practice 9, pp Çengel, A.Y., Bles, A.M. 996 Mühendislik Yaklaşımıyla Termdinamik, Mc- Graw Hill-Literatür, İstanbul, Türkiye. Dilip, R.L. 98. Planning Cgeneratin Systems, Fairmnt Pres, Atalanta, USA. Dvrak, A., 985. The Distric Heating Pwer Plant at Randers, Brwn Bveri Review, 67(: Hrlck, J.P Cgeneratin: Cmbined Heat and Pwer, Thermdynamics and Ecnmics, Pergamn Press, Oxfrd. Malhauser, H Steam Turbines in Cnventinal Cmbined District Heating and Pwer Statins, Brwn Bveri, Review, 6(9: Olikar, I Steam Turbines fr Cgeneratin Plants, Trans. ASME, Jurnal f Engineering fr Pwer, 0:8-85. Philips, W.C Thermdynamics Prperties in SI Graphs Tables Cmputatinal Equatins fr Substances, Stanfrd University. Ry-Aikins, J.E.A.995. Cgeneratin in Rural Develpment. Energy 0(:95-0. Scarlin, B Advanced Steam Turbine Technlgy fr Imprved Operating Efficiency, ABB Rev. 8/96, pp. 5-.