Taşıt Egzoz Gazı Atık Isı Enerjisinden Elektrik Enerjisinin Üretilmesi için Termoelektrik Jeneratörün Modellenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektronik Ve Haberleşme Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Ümit TOPALCI
Danışman: Habib Gürbüz
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Alternatif enerji kaynakları içerisinde atık ısı geri dönüşüm sistemleri günümüzde yaygınlaşmaktadır. İçten yanmalı motorlu (İYM) taşıtların egzozundan atılan atık ısı enerjisi ise termoelektrik jeneratör (TEJ) sistemleri ile kullanılabilir enerjiye dönüştürülebilmektedir. Bu sistemlerde eşanjör verimliliği, termoelektrik malzeme verimliliği, sistem optimizasyonu gibi parametreler kullanılarak sistemin toplam dönüşüm verimliliğini arttırmaya yönelik çalışmalar üzerinde yoğunlaşılmaktadır. Bu çalışmada, 2 silindirli içten yanmalı bir motorun egzoz atık ısısı kullanılarak elektrik enerjisinin üretildiği TEJ'ün, Matlab/Simulink programında geliştirilen matematiksel modeli yardımı ile sistem optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Sistemin optimizasyon çalışmasında; TEJ sisteminin eşanjör ana boyutları, geometrik yapısı (kanatçık sayısı, malzeme kalınlığı vb.), yarıiletken termoelektrik modül (TEM) malzemesinin tipi, ısı yalıtım malzemesi kullanımı gibi parametrelerin kombinasyonları kullanılmıştır. Ayrıca, TEJ'de TEM üzerinden, sıcak ve soğuk katmanlar arasındaki ısı transferi bir katmandan diğerine geçiş için ayrı ayrı modellenerek TEM üzerindeki toplam ısıl dirençler hesaplanmıştır. Bununla birlikte, Matlab/Simulink programında geliştirilen matematiksel modelden elde edilen teorik sonuçlar ile literatürdeki deneysel sonuçlar kıyaslanarak 500 W çıkış gücüne sahip bir teorik TEJ modeli geliştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda eşanjör yapısı ve malzeme tipine bağlı olarak, uzun kenarı egzoz hattı boyunca uzanan dikdörtgen TEJ geometrisi ile birlikte 16 adet modülün birbirine elektriksel olarak seri bağlandığı ve eşanjör yüzeylerine geometrik olarak 2x8 diziliminde yerleşim düzenine sahip modelin en yüksek TEJ çıkış gücü verdiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte, kullanılan yarıiletken malzemeler arasında performans açısından en uygun malzeme çiftinin n-tipi için Bi2Te3 ve p-tipi için Bi0,5Sb1,5Te3 olduğu belirlenmiştir.