Abstract

Günümüzde 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 analiz edilmiş ve eşanjörün TEMle 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 TEMden elektrik üreten düzenek hazırlanmıştır.

References

[1] BP Statistical Review of World Energy. June 2017.
[2] Enerji. Temiz Enerji Vakfı. MEB yayınları 3668. İstanbul, 2002.
[3] Wei He, Gan Zhang, Xingxing Zhang, Jie Ji, Guiqiang Li, Xudong Zhao. Recent development and application of thermoelectric generator and cooler. Applied Energy 143 (2015) 1–25.
[4] Song Lan, Zhijia Yang, Rui Chen, Richard Stobart. A dynamic model for thermoelectric generator applied to vehicle waste heat recovery. Applied Energy 210 (2018) 327–338.
[5] Srithar Rajoo, Alessandro Romagnoli, Ricardo MartinezBotas, Apostolos Pesiridis, Colin Copeland and A.M.I.Bin Mamat. Automotıve exhaust power and waste heat recovery technologıes. Automotive Exhaust Waste Heat Recovery Technologies Chapter 9, 2014.
[6] B. Orr, A. Akbarzadeh, P. Lappas. An exhaust heat recovery system utilising thermoelectric generators and heat pipes. Applied Thermal Engineering 126 (2017) 1185–1190.
[7] Changxin Liu, Xinxiang Pan, Xiaofeng Zheng, Yuying Yan, Weizhong. Li. An experimental study of a novel prototype for two-stage thermoelectric generator from vehicle exhaust. Journal of the Energy Institute 89 (2016) 271e281.
[8] C.Q. Su, W.S. Wang, X. Liu, Y.D. Deng. Simulation and experimental study on thermal optimization of the heat exchanger for automotive exhaust-based thermoelectric generators. Case Studies in Thermal Engineering 4 (2014) 85–91.
[9] HoSung Lee. Thermal Design Heat Sinks, Thermoelectrics, Heat Pipes, Compact Heat, Exchangers and Solar Cells. John Wiley&Sons, Inc. Hoboken, New Jersey, 2010.
[10] İlker TEMİZER. Termoelektrik jeneratörü kullanılan taşıtlarda egzoz gazlarından elektrik üretilmesi. Makine Eğitimi Anabilim Dalı, Doktora Tezi, 2014.
[11] ChihWu. Analysis of waste-heat thermoelectric power generators. Applied Thermal Engineering Volume 16, Issue 1, January 1996, Pages 63-69.
[12] Raşit AHISKA, Hayati MAMUR ve Metin ULİŞ. Termoelektrik modülün jeneratör olarak modellenmesi ve deneysel çalışması. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 26, No 4, 889-896, 2011.
[13] Sadık KAKAÇ. Isı Transferine Giriş – I Isı İletimi. Tıp&Teknik yayıncılık. 6. Baskı, Ekim 1998.