Egzoz Atık Isısından Termoelektrik Modülle Enerji Üreten Sistem Tasarımı ve Optimizasyonu

Abstract

ÖZETGünümüzde enerji ihtiyacının artmasıyla birlikte bu ihtiyacın büyük bir bölümünü karşılayan fosil yakıtların tüketimi de artmaktadır. Yanması sonucunda karbon dioksit ( ) gibi zararlı gazlar açığa çıkaran fosil yakıtlar küresel ısınma sorunu gibi çevreye ciddi zararlar vermektedir. Fosil yakıt tüketimin çevreye verdiği zararları önlemek amacıyla son yıllarda sürdürülebilir enerji üzerine yapılan çalışmalar da artmıştır. Atık ısının geri kazanımı da bu çalışmalarda önemli bir yere sahiptir. Bu çalışmada; bir aracın egzozundan atmosfere verilen atık ısıdan termoelektrik jeneratörle (TEJ) elektrik enerjisi üreten sistem tasarımı yapılmıştır. Termoelektrik modüllerin (TEM) sıcak yüzeyine ısı transfer edebilmek için tasarlanan ısı eşanjörünün gövdesinde bulunan kanatçık yapıları değiştirilerek ısı transferinin en iyi olması için sistem optimize edilmiştir. Tasarımda 12, 14, 16 ve 18 kanatçıklı olmak üzere 4 çeşit yapı ANSYS Fluent modülünde analiz edilmiş ve eşanjörün TEM'le temas eden yüzeylerinde ısıl dağılım grafikleri değerlendirilmiştir. Bu sonuçlara göre; ortalama değerlerde ısıl dağılım gösteren yapı maksimum 226 ℃ yüzey sıcaklığı ile içten yanmalı motor performansını daha fazla kanatçıklı yapılara göre daha az etkilemesi ve kolay imal edilebilir olmasından dolayı 14 kanatçıklı yapıya sahip eşanjör tasarımı olduğu kanısına varılmıştır. Daha sonra tasarlanan 14 kanatçıklı eşanjör imal edilerek diğer ekipmanlarla birlikte TEM'den elektrik üreten düzenek hazırlanmıştır.Anahtar kelimeler: TEM, TEJ, atık ısı, sürdürülebilir enerji. ABSTRACTNowadays, with the increase in energy demand, the consumption of fossil fuels that meet a large part of this demand is also increasing. Fossil fuels which release harmful gases such as carbon dioxide as a result of combustion, cause serious damage to the environment, such as the problem of global warming. In recent years, studies about sustainable energy have also increased in order to prevent to environmental damages caused by fossil fuel consumption. Recovery of waste heat also has an important place in these studies. In this study; the design of a system that produces electrical energy with a thermoelectric generator (TEG) from waste heat is given to the atmosphere from an exhaust of a vehicle has been made. The system has been optimized to be the best of the heat transfer by changing the fin structures in the body of the heat exchanger designed to transfer heat to the hot surface of the thermoelectric modules (TEM). In design,four types of structures 12, 14, 16 and 18 finned have been analyzed in the ANSYS Fluent modüle and thermal distribution graphs on the surfaces which contacted with TEM of the exchanger have been evaluated. According to these results; it has been concluded that the structure which has a thermal distribution at the average values is 14 finned heat exchanger design due to the fact that it has max 226 ℃ and internal combustion engine is less affected then the more finned structures and it easily manufactured. After that, by manufacturing 14 finned heat e...