Exergoeconomic Analysis of an Industrial Cogeneration Cooling System Powered By Natural Gas Fueled Diesel Engine

Ceyhun YILMAZ

doi:https://doi.org/10.29130/dubited.619923

Makale detayları

Exergoeconomic Analysis of an Industrial Cogeneration Cooling System Powered By Natural Gas Fueled Diesel Engine

Yazarlar:

Ceyhun YILMAZ

Yayıncı:

Duzce University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Duzce University Journal of Science and Technology 2020 Vol.8 Issue 1, pp.437-452

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2020

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000945977

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2148-2446

DOI:

https://doi.org/10.29130/dubited.619923

Anahtar kelimeler:

Özet:

 


This study
presents the exergy and exergoeconomic analysis of a natural gas-powered diesel
cogeneration system. The cogeneration system is designed for a sports complex
with 1000 m2 closed area in Afyonkarahisar city. Natural gas is used as the
fuel in the cogeneration system of the sports complex, which includes a
swimming pool and ice rink. The natural gas diesel engine is used as the
primary energy source for the cogeneration system. In the system, the
electricity required for the cooling cycle is produced from the natural gas
diesel engine. At the same time, the engine exhaust gases are used in the
process of heat generation for swimming pool water heating. Finally, the waste
heat discharged from the system is used to produce electricity in the
thermoelectric power unit. The cogeneration system was modeled thermodynamically
by the EES program on a computer and then economically analyzed by using the
Aspen Plus program.  The operation of the
cogeneration system is described in detail, and a methodology based on
exergoeconomic relations and SPECO method is provided to allocate cost flows
through subcomponents of the system. The results were compared by using
thermodynamic and exergoeconomic performance parameters.  The exergetic efficiency of the cogeneration
system is found to be 28.74%, which indicates that 71.26% of the total exergy
input to the system, mainly by natural gas, is destroyed. As a result of the
economic analysis of the cogeneration system, the investment cost was
calculated as 62,000 .Theexergeticcostrateandthespecificunitexergeticcostofthepowerproducedinthecogenerationsystemarecalculatedtobe0.75.Theexergeticcostrateandthespecificunitexergeticcostofthepowerproducedinthecogenerationsystemarecalculatedtobe0.75. The exergetic cost rate and the specific unit exergetic
cost of the power produced in the cogeneration system are calculated to be 0.75
/h and 10.93 /GJ(0.039/GJ(0.039/GJ (0.039 /kWh), respectively. The specific unit exergetic
cost of the energy produced in the cogeneration system for cooling the ice rink
and heating the swimming pool in the sports complex are calculated to be 6.152
/GJ(0.022/GJ(0.022/GJ (0.022 /kWh) and 4.221 /GJ(0.0152/GJ(0.0152/GJ (0.0152  /kWh), respectively.





.

 


Bu
çalışmada doğal gaz beslemeli bir dizel kojenrasyon sisteminin ekserji ve
exergoeconomic analiz sunulmaktadır. Bu kojenerasyon sistemi uygulaması
Afyonkarahisar'da 1000 m2 kapalı alana sahip bir spor kompleksi için
planlanmaktadır. Yüzme havuzu ve buz pisti içeren bu spor kompleksinin
kojenerasyon sisteminde yakıt olarak doğal gaz kullanılmaktadır. Kojenerasyon
sistemine enerji saylamak için doğal gazlı dizel motoru kullanılmıştır.
Sistemde soğutma çevrimi için gerekli elektrik doğalgaz motorundan
üretilmektedir. Aynı zamanda egzoz gazları yüzme havuzu su ısıtması için proses
ısı üretiminde kullanılmaktadır. Son olarak, çevrimlerden atılan atık ısılar
termoelektrik devreye gönderilerek elektrik üretilmektedir. Kojenerasyon
sistemi bilgisayar ortamında EES programı ile termodinamik olarak
modellenmiştir ve daha sonra Aspen Plus programı kullanılarak ekonomik analizi
yapılmıştır. Kojenerasyon sistemi detaylı bir şekilde tanıtılmış ve özgül
ekserji maliyetlendirme (SPECO) yöntemi temelinde, sistem bileşenlerinin
maliyet akışlarını ifade eden ilişkiler geliştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar termodinamik ve
eksergoekonomik performans parametreleri kullanılarak karşılaştırılmıştır.
Kojenerasyon sisteminin ekserji verimi %28.74 olarak bulunmuştur, bu da sisteme
doğalgazla giren ekserjinin %71.26’sının yıkıma uğradığını göstermektedir.
Kojenerasyon sisteminin ekonomik analizi sonucunda yatırım maliyeti 62,000 olarakhesaplanmıştır.Doğalgazmotorlukojenerasyonsistemindeüretilenelektriğinekserjiyebağlımaliyetoranıvebirimekserjimaliyetisırasıyla,0.75olarakhesaplanmıştır.Doğalgazmotorlukojenerasyonsistemindeüretilenelektriğinekserjiyebağlımaliyetoranıvebirimekserjimaliyetisırasıyla,0.75
olarak hesaplanmıştır. Doğalgaz motorlu kojenerasyon sisteminde üretilen
elektriğin ekserjiye bağlı maliyet oranı ve birim ekserji maliyeti sırasıyla,
0.75 /h ve 10.93 /GJ(0.039/GJ(0.039/GJ (0.039 /kWh) olarak hesaplanmıştır. Buz pistinin
soğutulması ve spor kompleksi içindeki yüzme havuzunun ısıtılması için
kojenerasyon sisteminde üretilen enerjinin maliyeti, sırasıyla 6.152 /GJ(0.022/GJ(0.022/GJ
(0.022 /kWh) ve 4.221 /GJ(0.0152/GJ(0.0152/GJ (0.0152 /kWh) olarak hesaplanmıştır.





.

Makale detayları

Exergoeconomic Analysis of an Industrial Cogeneration Cooling System Powered By Natural Gas Fueled Diesel Engine

Yazarlar:

Ceyhun YILMAZ

Yayıncı:

Duzce University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Duzce University Journal of Science and Technology 2020 Vol.8 Issue 1, pp.437-452

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2020

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000945977

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2148-2446

DOI:

https://doi.org/10.29130/dubited.619923

Kojenerasyon

termodinamik analiz

eksergoekonomik analiz

Sayı

Makale detayları

Exergoeconomic Analysis of an Industrial Cogeneration Cooling System Powered By Natural Gas Fueled Diesel Engine

Yazarlar: Ceyhun YILMAZ

Yayıncı: Duzce University

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: Duzce University Journal of Science and Technology 2020 Vol.8 Issue 1, pp.437-452

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 1/2020

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000945977

Sıklık: Üç Aylık

eISSN: 2148-2446

DOI: https://doi.org/10.29130/dubited.619923

Kojenerasyon

termodinamik analiz

eksergoekonomik analiz

Sayı

Yazarlar:

Ceyhun YILMAZ

Yayıncı:

Duzce University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Duzce University Journal of Science and Technology 2020 Vol.8 Issue 1, pp.437-452

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2020

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000945977

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2148-2446

DOI:

https://doi.org/10.29130/dubited.619923