Comparison of Energy and Exergy Analysis Using Different Types of Heat Exchangers

Abstract

Gün geçtikçe sanayileşen ve küreselleşen dünyada kısıtlı enerji kaynaklarına rağmen sanayinin ve enerjiye bağımlı teknolojinin ilerlemesi sonucunda enerji maliyetleri artmış bu kısıtlı enerjinin en verimli ve kaybın en az olacak şekilde kullanılması zorunlu hale gelmiştir. Bundan dolayı sistemlerin sadece enerji analizlerinin yapılması yeterli değildir, ekserji analizlerinin de yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada, Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi laboratuvarında bulunan çoklu ısı değiştirici sistemindeki yüzey borulu ısı değiştirici, plakal ısı değiştirici ve iç içe borulu ısı değiştirici olmak üzere 3 farklı tip ısı değiştirici için farklı sıcak ve soğuk su debilerinde enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Paralel akış için özellikle literatürde öncelik verilen fonksiyenel ekserji verimi için en yüksek değere 330 L/h debide yaklaşık %75 ile yüzey boru ısı değiştiricinin ulaştığı görülürken en yüksek enerji verimine ise 300 L/h debide %45 ile plakalı ısı değiştiricinin ulaştığı görülmüştür. Ters akış için en yüksek enerji verimine yine plakalı ısı değiştirici 300 L/h debide %72 ile ulaşmaktadır. En yüksek fonksiyonel ekserji verimine ulaşan plakalı ısı değiştiricinin veriminin %86 olduğu görülmüştür.

Despite the limited energy resources in the industrialized and globalizing world day by day, as a result of the progress of industry and energy-dependent technology, energy costs have increased and it has become necessary to use this limited energy in the most efficient way and with the least loss. Therefore, it is not sufficient to perform only energy analyzes of the systems, it is necessary to perform exergy analyzes as well. In this study, energy and exergy analyzes were performed at different hot and cold water flow rates for 3 different types of heat exchangers, namely surface tube heat exchanger, plate heat exchanger and double-pipe heat exchanger, in the multiple heat exchanger system in the laboratory of Van Yüzüncü Yıl University.For parallel flow, it is seen that the surface tube heat exchanger reaches the highest value for functional exergy efficiency, which is given priority in the literature, with a flow rate of approximately 75% at 330 L/h it was observed that the plate heat exchanger reached the highest energy efficiency with 45% at 300 L/h flow rate. Plate heat exchanger reaches the highest energy efficiency for reverse flow with 72% at 300 L/h flow rate. It was observed that the efficiency of the plate heat exchanger, which reached the highest functional exergy efficiency, was 86%.