Tekstil terbiye işletmelerinin enerji, ekserji ve eksergoekonomik analiz yöntemlerinin uygulanmasıyla performansının belirlenmesi
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2009
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Ekserji analizi, ısıl sistemlerinin analizi, tasarımı ve optimizasyonu için termodinamiğin ikinci yasasıyla birlikte kütle ve enerjinin korunumu prensiplerini kullanan etkin bir yöntemdir. Analiz edilen süreçlerin ve sistemlerin termodinamik bakımdan eksikliklerinin nedenlerini nicel olarak ortaya çıkarıp, değerlendirmek için kullanılmaktadır. Mühendislik uygulamalarında sistemlerin ve süreçlerin ekserji analizleriyle saptanan termodinamik iyileştirme potansiyellerinin yanı sıra ekonomik kıstasların da göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Bu nedenle termodinamik ve ekonomi prensiplerini birlikte değerlendiren eksergoekonomik analiz yöntemleri geliştirilmiştir. Özgül Ekserji Maliyeti (SPECO) ve Ekserji-Maliyet-Enerji-Kütle (EXCEM) yöntemleri, en yaygın olarak kullanılan eksergoekonomik analiz yöntemlerindendir. Tekstil terbiye işletmelerinin enerji analizleri üzerine literatürde bir çok çalışma bulunmasına rağmen, ekserji ve eksergoekonomik analiz ve performans değerlendirmesine ilişkin herhangi bir çalışmaya açık literatürde rastlanmamıştır. Bu tez çalışmasının amacı, performans değerlendirmesi, kıyaslama ve iyileştirme amaçları bakımından, tüm sistem ile sistem alt bileşenlerinin değerlendirilmesi için tekstil terbiye işletmelerinde en çok enerji tüketen işlemler olan çektirme yöntemine göre aplikasyon ve kurutma işlemlerinin geniş kapsamlı enerji, ekserji ve eksergoekonomik analizinin yapılmasıdır. Çektirme yöntemine göre aplikasyon işlemlerinin analizinde işlem parametrelerinin özgül ekserji tüketimi ve tahribine olan etkileri incelenmiştir. Ek olarak, pamuklu ve poliester kumaşların terbiye işlemlerine ait bir vaka analizi de gerçekleştirilmiştir. İşlem sıcaklığı, süresi, su giriş sıcaklığı ve flotte oranı özgül ekserji tahribini etkileyen temel parametrelerdir. Kumaşın beraberinde taşıdığı su (carry-over) oranının özgül ekserji tahribine etkisi de ayrıca incelenmiştir. Pamuklu kumaşların terbiyesinde ortaya çıkan toplam özgül ekserji tahribinin % 23 ve % 50'sini, sırasıyla ağartma ve yıkama işlemleri oluştururken, poliester kumaşların terbiyesinde % 32'lik payla boyama adımı en yüksek özgül ekserji tahribini ortaya çıkarmaktadır. Çektirme yöntemine göre terbiye işlemlerinin ekserji verimlerinin proses parametrelerine bağlı olarak % 4,6 ile % 34,8 arasında değiştiği saptanmıştır. Kurutma işlemlerinin analizinde, direkt doğal gaz ısıtmalı (DGIR) ve kızgın yağ ısıtmalı (KYIR) ramözler için genelleştirilmiş kontrol hacimleri oluşturularak ekserjetik ve eksergoekonomik modelleri sunulmuştur. Ramözün ilk kamaralarında, kurutma sabit hız periyodunda olduğundan özgül ekserji tahribi daha düşüktür. Son kamaralara doğru gidildikçe, sırasıyla birinci ve ikinci azalan-hız periyotları gerçekleşmeye başladığından özgül ekserji tahribi giderek artmakta, son kamarada en yüksek değerine ulaşmaktadır. DGIR'de tersinmezlikler bileşen bazında incelendiğinde, en yüksek ekserji tahribi akımının brülörde ortaya çıktığı, bunu karışma kısmının takip ettiği ortaya konmuştur. KYIR'de ise en yüksek ekserji tahribi akımının kızgın yağ kazanında ortaya çıktığı görülmüştür. Isı değiştirici kısmı da toplam ekserji tahribi akımının önemli bir kısmını oluşturan diğer bir bileşendir. DGIR'ün toplam sistem enerji ve ekserji verimi, atık hava nemine bağlı olarak sırasıyla % 27,9 ile % 57,1 ve % 8,5 ile % 17,5 arasında değişmektedir. KYIR'ün toplam sistem enerji ve ekserji verimleri ise, atık hava nemine bağlı olarak, sırasıyla, % 21,6 ile % 43,9 ve % 6,8 ile % 14,0'dır ve DGIR'den daha düşüktür. Kurutma işlemlerinin eksergoeokonomik analizi hem SPECO hem de EXCEM yöntemine göre gerçekleştirilmiştir. Buharlaştırılan suyun ekserji maliyeti DGIR ve KYIR için, sırasıyla, 0,23 US$/GJ ile 0,26 US$/GJ ve 0,25 US$/GJ ile 0,29 US$/GJ arasında değişmektedir. KYIR'de ekserji maliyetleri daha yüksektir. Bu tez çalışması ile, tekstil terbiye süreçlerindeki ekserji kayıpları ve iyileştirme potansiyelleri ile ekserji verimleri ilk kez saptanmış, ekserjetik ve eksergoekonomik modelleme gerçekleştirilmiştir.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Tekstil terbiye işletmeleri, enerji, ekserji analizi, ekserji verimi, eksergoekonomik analiz, çektirme yöntemi, kurutma, ramöz, Textile finishing mills, energy, exergy analysis, exergoeconomic analysis, exhaustion finishing, drying, stenter, Tekstil Mühendisliği A.B.D.