ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ TEZLİ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI DERS İÇERİKLERİ ESM 511 (Bahar) Atıktan Enerji Waste to Energy Katı atık (bileşim, miktar, sınıflandırma). Atıktan enerji elde eden teknolojilere giriş. Yakma. Piroliz. Gazlaştırma. Anaerobik çürütme. Kompostlaştırma. RDF (atıktan türetilmiş yakıt) sistemleri. Atıktan enerji sistemlerinde yasal işlemler. Risk değerlendirmesi. İngilizce İçeriği: Solid waste (composition, quantity, classification). Introduction to waste to energy technologies. Combustion. Pyrolysis. Gasification. Anaerobic digestion. Composting. RDF (Refused derived fuel) systems. Legislative issues in waste to energy systems. Risk assessment. 1. Waste to Energy-Opportunities and Challenges for Developing and Transition Economies. 2012, Karagiannidis, A. Springer. 2. Enerji ve Çevre üzerine AB direktifleri, ABD yasaları, Türk yönetmelik ve yasaları. 3. Bilimsel makaleler ESM509 (Bahar) Biyokütle Dönüşüm Teknolojileri Biomass Conversion Technologies Biyokütle enerji potansiyeli, biyokütle kaynakları, yapısı, kimyasal ve fiziksel özellikleri. Biyokütle yakma teknolojisi ve ortak yakma. Fiziksel, kimyasal, termal, termokimyasal, biyokimyasal dönüşüm prosesleri; Pelet, briket, piroliz, gazlaştırma, karbonizasyon, sıvılaştırma, havasız çürütme, fermentasyon, esterifikasyon ve sentetik oksijenlenmiş sıvı yakıtların üretimi. Biyokütle dönüşüm prosesleri çevresel etki ve yaşam döngüsü değerlendirmesi. Biomass energy potential, biomass resources, structure, chemical and physical properties. Biomass combustion technologies and co-firing. Physical, chemical, thermal, thermochemical, biochemical conversion processes; pellet, briquette, pyrolysis, gasification, carbonization, liquefaction, anaerobic digestion, fermentation, esterification and production of synthetic oxygenated liquid fuels. Environmental impact and life cycle assessment of biomass conversion processes. 1) Ders notları. 2) Pandey, A., Larroche, C., Ricke, S. C., Dussap, C. and Gnansounou, E. (Ed.) (2011). Biofuels: alternative feedstocks and conversion processes. [Electronic version]. Oxford:Academic Press. Retrieved August 1, 2012 from ScienceDirect. 3) Luque, R., Campelo, J and Clark, J. (Ed.) (2011). Handbook of biofuels production, processes and technologies. Oxford:Woodhead Publishing Limited. 4) Cheng, J. (Ed.) (2010). Biomass to renewable energy processes. USA:CRC Press. ESM512 (Bahar) Elektrikli Ulaşım Sistemleri Electric Transportation Systems Temel araç tasarımı; elektrikli araçlar için motorlar; kontrolörleri ve güç elektroniği, enerji kaynakları, elektrik ve hibrid araçlar, elektrikli araçlar ve pratik tasarım konuları, temel kavramlar ve özellikler. Basic vehicle design, electric vehicle motors, controllers and power electronics, energy sources, electric and hybrid vehicles, electric vehicles, and practical design considerations, basic concepts and features.
1. J.D. Halderman, Automotive electricity and electronics; Upper Saddle River, N.J.: Pearson/Prentice Hall, 2005 2. T. Denton, Automobile electrical and electronic systems, Oxford: ElsevierButterworth-Heinemann, 2004 3. M. Ehsani, Y. Gao, S. Gay and A.Emadi, Modern electric, hybrid electric, and fuel cell vehicles, CRC Press, 2005 4. T. Candela, Automotive Wiring and Electrical Systems, A-A Design, 2009. ESM513 (Güz) Enerji Dönüşüm Prosesleri Energy Conversion Processes Temel kavramlar, Enerji Dönüşüm Hesaplamaları: Kömür, doğalgaz fuel oil gibi yakıtların kazanlarda yanma hesaplamaları, yanma verimleri, bacagazı analizleri. Buharlı Güç Üretim Sistemleri. Gaz Türbinli Güç Üretim Sistemleri. İçten Yanmalı Motorlarda Hesaplamalar. Nükleer Enerji Üretimi ve Hesaplamaları. Rüzgar Enerjisi Üretimi ve Hesaplamaları. Hidroelektrik Enerji Üretimi Hesaplamaları. Güneş Enerjisi: Uygulamaları ve Hesaplamaları. Isı Transferi: Uygulamalar ve Hesaplamaları. Binalarda Enerji Analizi Hesaplamaları: Bina ısıtma ve soğutma sistemlerinin incelenmesi. Basic concepts, Energy Conversion Calculations: Burning fossil fuels such as coal, natural gas, fuel oil in boilers, calculations of combustion efficiency, flue gas analysis. Steam Power Generation Systems. Gas Turbine Power Generation Systems. Calculations in Internal Combustion Engines. Nuclear Power Generation and Calculations. Wind Power Generation and Calculations. Hydroelectric Power Generation Calculations. Solar power energy: Applications and Calculations Heat Transfer: Applications and Calculations. Building Energy Analysis Calculations. Examination of building heating and cooling systems. 1. Hicks, T. Handbook of Energy Engineering Calculations (2011). McGraw-Hill Professional. 2. Goswami, D. Y., Kreith F. Energy Conversion (Mechanical and Aerospace Engineering Series) (2007). CRC Press. 3. Demirel, Y. Energy: Production, Conversion, Storage, Conservation, and Coupling (Green Energy and Technology) (2012). Springer. ESM504 (Bahar) Enerji Sektöründe Proje Yönetimi Project Management in Energy Sector Proje yönetim çerçevesi, başarılı proje yönetiminin temel prensipleri, proje planlama, yürütme, izleme-kontrol etme ve kapatma süreçleri, zaman, maliyet, insan kaynakları, iletişim, risk, tedarik yönetimi gibi temel yönetim fonksiyonları. Project management framework, basic principles of successful project management activities, project planning, executing, monitor and controlling, and closing processes, basic project management areas such as time, cost, human resources, communication, risk and procurement management. 1) Ders notları. 2) Project Management Institute (PMI). (2008). A guide to the project management body of knowledge (PMBOK guide) (4th ed). Pennsylvania:PMI. 3) Thamhain, H.J. (1992). Engineering management: Managing effectively in technology-based organizations. USA:John Wiley&Sons Inc. ESM510 (Bahar) Enerji Sistemleri Tasarımı ve Optimizasyonu Design and Simulation of Energy Systems Temel kavramlar, enerji sistemlerinin tasarımına giriş. Optimum ve optimuma yakın tasarımlar, ömür-çevrimi tasarımı, ısıl sistemlerin tasarım aşamaları. Fikir yaratma ve değerlendirme, ısı sistemlerinin bilgisayar destekli
tasarımı. Termodinamik, modelleme ve tasarım analizinde temel kavramlar ve tanımlar. Tepkimeye giren karışımlar ve yanma. Ekserji analizi ve ekserji bileşenleri, ekserji denklikleri. Ekserji ve uygulamaları. Termodinamik verimlilikleri değerlendirme ve geliştirme kuralları. Isı aktarımı, modelleme, tasarım analizi ve ilgili uygulamalar. Ekonomik analiz ve uygulamaları. Termoekonomik analiz. Termoekonomik analiz uygulamaları. Termoekonomik optimizasyon ve darboğaz teknolojisi. Termoekonomik optimizasyon ve darboğaz teknolojisi uygulamaları. Basic concepts, introduction to energy systems design. Optimum and near optimum designs, life-cycle design, design states of thermal systems. Creating idea and evaluations, computer-aided design of thermal systems. Basic concepts and definitions in thermodynamics modeling and design analysis. Reacting mixtures and combustion. Exergy analysis and exergy components, Exergy balances. Chemical exergy and its applications. Evaluation and development rules of thermodynamic efficiencies. Heat transfer, modeling, design analysis and related applications. Economical analysis. Applications. Thermoeconomical analysis. Thermoeconomical optimization and pinch technology. Thermoeconomical optimization, Pinch technology and its applications. Thermoeconomical optimization, Pinch technology and its applications. 1. Bejan, A., Tsatsaronis, G., Moran, M. (1996). Thermal Design and Optimization: John Wiley & Sons, Inc., New York. 2. Stoecker, W.F. (1989). Design of Thermal Systems: Mc-Graw Hill Book Comp. 3. Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., Plant Design and Economics for Chemical Engineers, McGraw-Hill Book Company, Inc., Singapore, 1980. 4. Cengel, Y. and Boles, M. (2010). Thermodynamics - An Engineering Approach: Mcgraw-Hill Book Comp. ESM505 (Güz) Güneş Enerjisi Dönüşüm Teknolojileri Conversion Technologies of Solar Energy Güneş enerjisi ve enerji ihtiyacı, temel prensipleri, band teorisi, pn bağlantıları, Metal-yarı iletken bağlantıları, tek veya yarı kristal Si hücreler, hazırlanışları, tek kristal GaAs hücreler ve teknolojileri, CdS/CdTe hücreler, CuInSe hücreler ve hazırlanış yöntemleri, organik film güneş hücreleri, modüllerin hazırlanması, düz levha modüller, yoğuşturucu modüller, depolama ve güç dağıtımı, güneş kollektörleri ve teknolojileri. Solar energy and energy needs, basic principles, band theory, pn junctions, metal-semiconductor junctions, heterojunctions, single or semicristal Si cells, single crystal GaAs cells, Cell fabrication, CdS/CdTe cells, Amorphous Si-H alloy cells, polycrystalline thin III-V film cells, electrochemically prepared thin film solar cells, CuInSe cells, organic film solar cells, Thin-film Photovoltaic Modules, Manufacturing Technology and Issues, flat-plate modules, panel and array support structures, concentrator modules, storage and power conditioning. Solar collectors and Technologies 1. Solar Energy Conversion (by Richard C. Nevile ) ISBN no: 0-471-97144. 2. Photovoltaic Solar Energy Generation (A. Goetzberg) ISBN no: 3-540-23676-7 3. Nanostructured Materials for Solar Energy Conversion (Tetsuo Soga) ISBN no: 13: 978-0-444-52844-5 ESM517 (Bahar) Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Computational Fluid Dynamics Akışkanlar dinamiğinde temel kavram ve denklemler: Momentum, enerji ve kütle korunumu; Navier-Stokes denklemi ve sayısal çözümleri. Sınır tabakası, potansiyel akım, difüzyon ve dispersiyon, çift fazlı akış, mikro-hidrodinamik kavramları. Bunların mühendislik tasarımlarında muhtemel uygulamaları ve ilgili denklemlerinin bilgisayar destekli sayısal çözümleri (2 ve 3 boyutlu olarak). Fundamental concepts and equations in fluid dynamics: Equations of conservation of momentum, energy, and mass; Navier-Stokes Equation and its numerical solutions. Concepts of boundary layer, potential flow, diffusion and dispersion, two phase flow, and microhydrodynamics. Their potential applications in engineering designs and computer aided numerical solutions of related equations (2-D and 3-D). 1) Computational Fluid Dynamics: Principles and Applications, J. Blazek, Elsevier, 2001. 2) Computational Methods for Fluid Dynamics, Ferziger&Peric, Springer, 2002. 3) İleri Akışkanlar Mekaniği, Yalçın Yüksel, Beta Yay., 2013.
ESM503 (Güz) İleri Termodinamik Advanced Thermodynamics Termodinamiğin temel kavramları ve tanımları. Termodinamik denge prensipleri, birinci kanun analizi ve uygulamaları. Enerji sistemlerinin ikinci kanun analizi, kapalı sistem uygulamaları. Enerji sistemlerinin ikinci kanun analizi, açık sistem uygulamaları. Tersinmezlik ve kullanılabilirlik. Entropi üretimi ve ekserji yıkımı. Ekserji analizi. Termodinamik bağıntılar, hal denklemleri, tek ve çok fazlı sistemlerin özelikleri. Kararlılık kriterleri. Saf maddelerin ve karışımların özelikleri. Genelleştirilmiş faz ve kimyasal denge işlemi. Güç üretim sistemlerinin termodinamik analizleri. Termodinamik optimizasyon. Basic concepts and definitions of thermodynamics. Principles and applications of equilibrium thermostatic. Second law analysis of energy systems, closed system applications. Second law analysis of energy systems, open system applications. Irreversibility and availability. Entropy and exergy. Exergy analysis. Thermodynamic relations, state functions, single and multiphase system properties. Stability criteria. Properties of pure materials and mixtures. Generalized process of phase and chemical equilibrium. Thermodynamic analysis of power systems. Thermodynamic optimization. 1. Cengel, Y. and Boles, M. (2010). Thermodynamics - An Engineering Approach: Mcgraw-Hill Book Comp. 2. Bejan, A., (2006). Advanced Engineering Thermodynamics 3rd ed., Wiley. ESM515 (Güz) Modelleme ve Simülasyon Teknikleri Modeling and Simulation Techniques Özellikle enerji sistemlerinin mühendislik tasarımlarında kullanılan özgün (Stokes denklemi gibi) ve genel (Konveksiyon-dispersiyon denklemi gibi) adi ve kısmi diferansiyel denklemlerin analitik ve sayısal çözümlerinin incelenmesi. Tasarımlarda karşılaşılabilecek muhtemel fiziksel, kimyasal ve biyolojik sistem ve işlemlerin matematiksel modellemesi. Elde edilen denklemlerin sayısal çözümlerinde kullanılan güncel metotlarının karşılaştırılması ve bilgisayar yardımı ile uygulanmaları. Mühendislik tasarımlarında kullanılan güncel paket programların tanıtılması. Analysis of analytical and numerical solutions of specific (e.g. Stokes equation) and generic (e.g. Convection- Dispersion equation) ordinary and partial differential equations especially used in energy systems engineering designs. Mathematical modeling of prospective physical, chemical, and biological process and systems encountered in designs. Comparison of recent methods used in numeric solutions of derived equations and their computer aided applications. Introduction to recent package computer programs used in engineering designs. 1) Diferansiyel Denklemler ve Sınır Değer Problemleri, Edwards&Penney, Çev. Ed.: Ömer Akın, Palme Yay., 2011. 2) An introduction to Modeling of Transport Processes, Datta and Rakesh, Cambridge, 2010. 3) Modelling in Transport Phenomena, Prof. Dr. İsmail Tosun, Elsevier, 2002. ESM514 (Bahar) Nanoteknoloji:Temelleri ve Uygulamaları Nanotechnology: Fundamentals and Applications Nanoyapıların fabrikasyonu için taramalı prob mikroskobu kullanarak atom, molekül ve nano-kümelerin manipilasyonu. Atomik kuvvet mikroskobu litografi, Nanoboyutta görüntüleme için taramalı prob diziler. Mühendislikte nanoboyutta yapılar ve uygulamalar. Aluminyum oksit tabanlı nanofabrikasyon. Nanotel oluşturma ve entegrasyonu. Atom, Molecule, and Nanocluster Manipulations for Nanostructure Fabrication Using Scanning Probe Microscopy. Atomic Force Microscope Lithography. Scanning Probe Arrays for Nanoscale Imaging, Sensing, and Modification. Using Biomolecules for Self-Assembly of Engineered Nano-Scale Structures and Devices. Nanofabrication Based on Self-Assembled Alumina Templates. Nanowire Assembly and Integration
1. Nanotechnology: Fundementals and applications 2. Nanostructured Materials for Solar Energy Conversion (Tetsuo Soga) ISBN no: 13: 978-0-444-52844-5 ESM506 (Güz) Sanayi ve Enerji Industry and Energy Sanayi Devrimi nden günümüze sanayileşme. Türkiye de sanayileşme. Sanayileşme stratejileri, oluşumu, gelişimi ve etkileri. Türkiye ekonomisinin yapısı ve sanayileşme politikası. Dünya ve Türkiye de genel enerji durumu. Türkiye nin enerji politikası, Mevcut yasal düzenlemeler. Birincil, ikincil enerji türleri, enerji ve elektrik enerjisi dengeleri. Sanayide enerji tüketim profilleri ve göstergeleri. Sanayi sektörlerinde enerji tüketimleri. Sektörlerde tasarruf olasılıkları. Sanayide enerji yönetimi esasları. Sanayilerde enerji projelerinin destek mekanizmaları. Industrialization since the Industrial Revolution. Industrialization in Turkey. Industrialization strategies, the formation, development and effects. Structure of Turkey's economy and industrialization policy. Overall energy situation in the World and Turkey. Turkey's energy policy, the existing legal regulations. Primary, secondary energy types, energy and electrical energy balances. Profiles and indicators of industrial energy consumption. Industrial sector energy consumption. Saving methods in the industrial sectors. Principles of energy management in the industry. Support mechanisms for energy projects in the industries. 1) Bilimsel makaleler ESM508 (Bahar) Yakma Sistemlerinin Tasarımı ve Optimizasyonu Design and Optimization of Combustion Systems Yanma ve yakma sistemleri ile ilgili temel bilgiler. Yakıtlar ve yanmanın temel evreleri. Temel yanma hesapları. Katı sıvı ve gaz yakıtlarda yanma, Tutuşma ve yanma süreçleri, Katı yakıt yakma sistemleri, Yanma odası tasarımı. Tozlaştırılmış kömürün yanması. Kömür öğütme ve yakma sistemleri. Tane kömürün heterojen yanması, sıvı yakıt yakma sistemleri, gaz yakıt yakma sistemleri, Yakma sistemlerinin otomasyonu. Basics of Combustion and Combustion Systems. Fuels and basic stages of combustion. fundamental combustion calculations, combustion of solid, liquid and gaseous fuels. combustion and burning stages, Solid duels combustion design, Combustion of pulverized coal, Coal grinding and combustion systems, Heterogeneous combustion of coal, Liquid fuels combustion systems, Gaseous fuels combustion systems, Automation in combustion systems. 1. Bejan, A., (2006). Advanced Engineering Thermodynamics 3rd ed., Wiley. ESM525 (Bahar) Seminer Seminar Yüksek Lisans Zorunlu 2 0 0 6 Seminer dersinin amacı güncel mesleki konuların incelenmesi, araştırılması, sunumu ve tartışılmasıdır. Seminerler; öğretim elemanları, çağrılı konuşmacılar ve derse kayıtlı öğrenciler tarafından verilir. Öğrenci sunumları tez çalışması kapsamında da olabilir. The aim of the seminar course is examining current professional issues, research, presentation and to discuss. Seminars will be presented by faculty members, invited speakers and registered students. Students may also be part of a thesis presentation. 1) 2)
FBE8xx (Güz + Bahar) Uzmanlık Alan Dersi Course of Expertise Yüksek Lisans Zorunlu 4 0 0 6 Uzmanlık alan dersinin amacı tez çalışmasını sürdüren öğrencilerin konularındaki yeni gelişmeleri ve yayınları incelemesi ve tartışmasıdır. The purpose of the course is investigation and discussion of the new developments and researches. 1) Bilimsel makaleler