Tədqiqatda Naphthalene, CNG, LNG və Kerosene yanacaqları, 50, 55 və 60 hava/yanacaq nisbətləri, müxtəlif kompressor təzyiq nisbətləri, 1400–1600 K turbin giriş temperaturları və yanma kamerasındakı isti qazın bir hissəsinin birbaşa HRSG-yə yönəldildiyi fraction bypass yanaşması MATLAB ilə modelləşdirilmişdir. Mənbənin əsas nəticəsinə görə bypass tətbiqi bir çox iş nöqtəsində ümumi xalis işi və enerji/ekserji səmərəliliklərini bypass tətbiq edilməyən vəziyyətlə müqayisədə yüksəldir. AFR=50 təhlilində LNG məhdud, lakin güclü optimal iş sahələrində ən yüksək nəticələri verir; məsələn, TIT=1400 K və bypass yanaşmasında mənbə 441,5852 kJ/kg optimal xalis iş və %45,5888 optimal enerji səmərəliliyi bildirir. Geotermal təhlillərdə təzyiq, ətraf mühit temperaturu, mənbə temperaturu, quyu diametri, axın sərfi və permeabilitenin optimal kütlə axınına, entropiya istehsalına və ekserjinin bərpasına nəzərəçarpacaq təsirləri olduğu görünür. Ən mühüm şərh məhdudiyyəti bütün bu nəticələrin MATLAB əsaslı nəzəri/rəqəmsal modellərə söykənməsi və yüklənmiş versiyanın resenziyadan keçməmiş olmasıdır.

MATLAB baxımından tədqiqat olduqca öyrədicidir, çünki tək bir tənliyin həllindən daha geniş yanaşmadan istifadə edir: yanacaq seçilir, hava/yanacaq nisbəti dəyişdirilir, təzyiq nisbəti skan edilir, bypass payı dəyişdirilir, termodinamik hallar hesablanır, enerji və ekserji meyarları çıxarılır, optimal iş nöqtələri tapılır və nəticələr çoxsaylı xətt, sütun və üçölçülü səth qrafikləri ilə müqayisə edilir.

Enerji təhlili ilə ekserji təhlili arasındakı fərq nədir?

Enerji təhlili əsasən sistemə daxil olan və sistemdən çıxan enerji miqdarını izləyir. Termodinamikanın birinci qanunu baxımından enerji yox olmur; yalnız formasını dəyişir.

Təhlili ekserji isə başqa bir suala cavab verir:

“Bu enerjinin nə qədəri ətraf mühit şərtlərinə görə həqiqətən faydalı işə çevrilə bilər və bu potensialın nə qədəri dönməzliklər səbəbindən itirilir?”

Bu səbəbdən ekserji təhlili xüsusilə:

• yanma,
• sıxılma,
• genişlənmə,
• istilik mübadiləsi,
• kondensasiya,
• nasoslama

kimi proseslərdə termodinamik keyfiyyətin harada pisləşdiyini göstərə bilər.

Mənbə tədqiqatının ümumi ekserji balansı:

\[ Ex_Q+\sum_i \dot m_i e_i ======================== \sum_e \dot m_e e_e+Ex_W+Ex_D \]

şəklindədir.

Burada \(Ex_D\) sistemdeki ekserji yıkımını ifadə edir.

\[ Ex_D=T_0S_{gen} \]

münasibəti ekserji məhvi ilə entropiya istehsalı arasındakı əsas əlaqəni qurur. Entropiya istehsalı artdıqca istifadə edilə bilən enerji potensialının daha böyük hissəsi yox olur.

Ekserji səmərəliliyi necə müəyyən edilmişdir?

Mənbə eksergetik və ya rasional səmərəliliyi belə müəyyən edir:

\[ \eta_{ex}=\frac{Ex_P}{Ex_F} \]

şəklində müəyyən edir.

\(Ex_P\) istənilən məhsulun ekserjisini, \(Ex_F\) isə bu məhsulu yaratmaq üçün istifadə edilən yanacaq/mənbə ekserjisini ifadə edir.

Bundan əlavə, ekserji məhvi nisbəti:

\[ y_D=\frac{Ex_D}{Ex_f} \]

ilə müəyyən edilir. Bu değer müxtəlif santral bileşenlerinin toplam kayıp içindeki göreli önemini karşılaştırmak üçün istifadə olunur.

Kombinə edilmiş çevrim elektrik stansiyası necə işləyir?

Çalışmadaki temel CCPP iki əsas çevrimin birleşimidir:

1. Gaz türbini çevrimi
2. Buhar türbini çevrimi

Gaz türbini bölümünde hava kompresörde sıkıştırılır, yanma odasında yakıtla karıştırılıp yüksək sıcaklığa çıkarılır və gaz türbininde genleşerek mekanik iş üretir.

Normal bir açık gaz türbininde hâlâ yüksək sıcaklığa sahip egzoz gazı atmosfere atılabilir. Birleşik çevrimin temel avantajı bu temperaturu ikinci kez kullanmasıdır.

Gaz türbini egzozu Heat Recovery Steam Generator — HRSG içine göndərilir. HRSG, sıcak egzoz gazındaki enerjiyi suya aktararak buhar üretir. Buhar ikinci bir turbində genleşerek ek güç üretir.

Böylece aynı yanacaq girişinin termik potansiyelinden iki aşamada yararlanılmaya çalışılır.

Tədqiqatdakı modifikasiya edilmiş bypass sistemi nədir?

Makalenin özgün iş noktalarından biri, yanma odasından çıkan sıcak gazın tamamının gaz türbininden geçirilmesi yerine belirli bir kısmının HRSG'ye yönlendirilmesidir.

Mənbədə bypass payı:

\[ z_a=0:0.1:0.5 \]

və gaz türbinine devam eden kesir:

\[ z=1-z_a \]

kimi müəyyən edilir.

Örneğin kavramsal kimi \(z_a=0.2\) seçilirse yanma odasından çıkan akışın modeldeki belirli bir bölümü HRSG tarafına, kalan \(z=0.8\) kısmı qaz turbin tarafına atanır.

Yazarın temel amacı HRSG üçün həmçinin yanacaq yakmadan, yanma odasında zaten mevcut olan yüksək sıcaklıklı gazın bir bölümünü kullanarak istenen buhar koşullarını oluşturabilmektir.

Bu yanaşma nə üçün optimallaşdırma problemi yaradır?

Sıcak gazın daha böyük kısmını HRSG'ye göndermek buhar çevrimine fayda sağlayabilir; fakat aynı gaz artık gaz türbininde genleşerek iş üretmez. Bu nedenle bypass değeri sınırsız şəkildə artırılamaz.

MATLAB modelinin yaptığı şey, müxtəlif:

• yanacaqları,
• hava/yanacaq oranlarını,
• təzyiq oranlarını,
• bypass kesirlerini,
• turbin giriş sıcaklıklarını

tarayarak gaz çevrimi ilə buhar çevrimi arasındaki dengeyi incelemektir.

Mənbənin əsas CCPP giriş parametrləri

Dörd yanacağın LHV qiymətləri

LNG, bu dörd giriş değeri arasında en yüksək alt ısıl değere sahiptir. Ancak model sonucu yalnız LHV tarafından belirlenmemektedir; təzyiq nisbəti, TIT, AFR, bypass payı və HRSG koşulları da son performansı etkiler.

Kompressor ekserji məhvi necə hesablanmışdır?

\[ Ex_{D,AC}=Ex_1-Ex_2+W_{AC} \]

və alternatif entropi ifadesiyle:

\[ Ex_{D,AC} ========= m_aT_0 \left[ C_{pa}\ln\left(\frac{T_2}{T_1}\right) ------------------------------------- R\ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right) \right]. \]

Bu denklem temperatur və təzyiq değişiminin kompresörde meydana getirdiği tersinmezliği hesaplamaya bağlar.

MATLAB nə üçün temperaturdan asılı xüsusi istilikdən istifadə edir?

Mənbədə havanın özgül ısısı sabit kabul edilmemiş və sıcaklığın polinom fonksiyonu şəklində hesablanmışdır:

\[ C_{pa} ====== 1.048 -\frac{3.38T}{10^4} +\frac{9.45T^2}{10^7} -\frac{5.49T^3}{10^{10}} +\frac{7.92T^4}{10^{14}}. \]

Bu tür denklem MATLAB baxımından son derece uygundur. Her təzyiq nisbəti üçün yeni temperatur hesaplandığında aynı temperatur istifadə edilərək yeni \(C_{pa}\) otomatik hesaplanabilir.

Yanacağın kimyəvi ekserjisi

\[ ex_f=\xi LHV \]

və hidrokarbon bileşimi \(C_xH_y\) üçün:

\[ \xi === 1.033+ 0.0169\frac{y}{x} ----------------- \frac{0.0698}{x}. \]

Ardından yanma kamerası ekserji bilançosu:

\[ Ex_{D,CC}=Ex_2-Ex_3+Ex_f \]

ilə ifade edilmiştir.

Qaz turbinində ekserji məhvi

\[ Ex_{D,GT}=Ex_3-Ex_4-W_{GT}. \]

Mənbə həmçinin bunu entropi değişimine dayalı:

\[ Ex_{D,GT} ========= m_gT_0 \left[ C_{pg}\ln\left(\frac{T_4}{T_3}\right) ------------------------------------- R\ln\left(\frac{P_4}{P_3}\right) \right] \]

şəklində vermektedir.

HRSG-nin termodinamik rolu

HRSG, gaz türbininden gelen sıcak egzoz və ya modifiye sistemde bypass edilen sıcak gazdan su/buhar tarafına enerji aktarır.

Mənbə enerji dengesini:

\[ m_gC_{pg}(T_4-T_{e,stack}) ========================== m_s(h_{e,st}-h_{i,st}) \]

şəklində ifadə edir.

Bu denklem bize birbaşa mühüm bir ilişki gösterir: egzoz gazının HRSG'de kaybettiği enerji, buhar tarafındaki entalpi artışıyla bağlantılıdır.

Stack temperaturu nə üçün kritikdir?

Mənbə, baca sıcaklığının keyfi şəkildə düşürülemeyeceğini vurgulamaktadır. Çok aşağı temperatur kondensasiya sorunlarına; sülfür içeren yakıtlarda isə sülfürik asit çiğ noktasıyla ilişkili korozyon risklerine bağlanmaktadır. Üst sınır isə HRSG təzyiq seviyeleri, pinch-point temperature difference və besleme suyu temperaturu kimi tasarım parametreleriyle ilişkilendirilmektedir.

MATLAB modelinin yoxlanılması

Yazar, kendi MATLAB sonuçlarını iki daha əvvəl yayımlanmış iş ilə karşılaştırmaktadır.

Almajali və iş arkadaşlarının sonuçlarıyla qaz turbin egzoz temperaturu karşılaştırılmış; 1100 K, 1400 K və 1700 K turbin giriş sıcaklıklarında təzyiq nisbəti yükseldikçe egzoz sıcaklığının azalması yönündeki eğilimin benzer olduğu göstərilmişdir.

Ashutosh və iş arkadaşlarıyla yapılan doğrulamada isə:

• spesifik ekserji məhvi,
• ekserji səmərəliliyi,
• spesifik iş

təzyiq nisbəti 12–21 aralığında karşılaştırılmış və mənbə nəticə farklarını təxminən %5 sınırı içində kimi tanımlamıştır.

Bu yoxlama vacibdir; lakin bağımsız deneysel santral ölçümü deyil. MATLAB modelinin başka hesablama çalışmalarındaki trend və değerlerle karşılaştırılmasıdır.

Ətraf mühit temperaturu kompressora necə təsir edir?

Mənbə 288 K və 306 K ortam sıcaklıklarında kompressor spesifik işi ilə ekserji məhvi arasındaki ilişkiyi ayrı grafiklerde incelemektedir.

Grafiklerin genel mesajı, sıxılma işi arttıkça ekserji yıkımının arttığı və daha yüksək ortam sıcaklığında performans eğrisinin farklılaştığıdır. Çalışmanın nəticə bölümünde xüsusilə yaz koşullarındaki yüksək ortam sıcaklığının HRSG daxil sistemde tersinmezlik üretimini artırabildiği qeyd olunur.

AFR=50 üçün dörd yanacağın optimal ekserji nəticəsi

Mənbə Figure 7'de AFR=50 və ilgili bypass analizi üçün dörd yanacağın optimal CCPP ekserji səmərəliliklərini birbaşa vermektedir.

LNG tədqiqatda nə üçün önə çıxır?

Yazarın nəticə bölümündeki əsas değerlendirmelerden biri LNG'nin müxtəlif AFR kombinasyonlarında Naphthalene, Kerosene və CNG'ye kıyasla birçok optimal iş noktasında daha yüksək xalis iş və səmərəlilik üretmesidir.

Ancak bu nəticə:

• kaynakta kullanılan LHV'lere,
• belirlenen təzyiq oranlarına,
• TIT aralığına,
• bypass varsayımına,
• kullanılan termodinamik denklemlere

bağlıdır. Yakıtların bütün həqiqi santrallerde genel və mutlak sıralaması kimi yorumlanmamalıdır.

AFR=50, TIT=1400 K: bypass xalis işi necə dəyişir?

TIT=1400 K və AFR=50 üçün bypass uygulanmayan mənbə iş noktaları:

• Naphthalene: 329,11298 kJ/kg, PR=20
• CNG: 343,8811 kJ/kg, PR=16
• LNG: 345,1125 kJ/kg, PR=12
• Kerosene: 324,3359 kJ/kg, PR=22

kimi raporlanmaktadır.

Bypass kullanılan taramada isə:

• Naphthalene: 337,4907 kJ/kg, PR=18
• CNG: 420,7878 kJ/kg, PR=16
• LNG: 441,5852 kJ/kg, PR=12
• Kerosene: 326,4231 kJ/kg, PR=18

değerleri verilir.

TIT=1400 K-də optimal enerji səmərəliliyi

TIT=1400 K-də optimal ekserji səmərəliliyi

Bu cədvəl enerji səmərəliliyi ilə ekserji veriminin aynı nicelik olmadığını çok açık gösterir. Mənbədə enerji tabanlı değerler genel kimi ekserji tabanlı değerlerden daha yüksektir.

TIT=1600 K nəyi dəyişir?

Çalışmanın təzyiq nisbəti taraması 1600 K'ye çıkarıldığında yüksək təzyiq oranlarına qədər genişlemektedir.

Bypass olmayan durumda mənbə şu optimal Worknet değerlerini vermektedir:

Bypass taramasında isə mənbə:

vermektedir.

LNG üçün 462,9235 kJ/kg değeri bu xüsusi karşılaştırmada dörd yanacaq arasındaki en böyük raporlanan optimal Worknet'tir.

TIT=1600 K enerji səmərəliliyi

Mənbə bypass tətbiq edilməyən durumda CNG üçün %41,0124, LNG üçün %41,6106 və Kerosene üçün %39,940 değerlerini PR=30'da hesabat verir. Naphthalene değeri mənbə metinde “40.2229.1803” şəklində bozuk yazıldığı üçün burada düzeltilmiş kesin değer kimi verilmemektedir.

Bypass taramasında:

• Naphthalene: %39,1446,
• CNG: %45,7573,
• LNG: %47,79,
• Kerosene: %38,715

değerleri raporlanmaktadır.

Bu karşılaştırmada en yüksək enerji səmərəliliyi yine LNG üçün %47,79'dur.

TIT=1600 K ekserji səmərəliliyi

Bypass olmayan koşulda:

• Naphthalene: %37,9461,
• CNG: %38,6910,
• LNG: %39,6910,
• Kerosene: %37,6795

değerleri PR=30 üçün raporlanmıştır.

Bypass analizinde mənbə metni Naphthalene üçün %36,9346, CNG üçün təxminən %38,0977, LNG üçün %45,0865 və Kerosene üçün %36,5239 değerlerini vermektedir. Ancak bu bölümde bazı optimal təzyiq oranlarıyla devamındaki özet cümlesi tam uyuşmadığından təzyiq noktaları mənbə tutarsızlığı korunarak yorumlanmalıdır.

AFR=55 və AFR=60 nə üçün həmçinin hesablanmışdır?

Hava/yanacaq nisbəti, yanma odasındaki hava miktarını və deməli çevrim sıcaklıklarını, gaz debisini və HRSG'ye ulaşabilecek termik kapasiteyi təsir edən temel giriş parametrelerinden biridir.

Mənbə bu səbəbdən yalnız AFR=50 ilə yetinmemiş, bütün yanacaqları AFR=55 və 60 üçün de taramıştır.

AFR=55 sonuçlarında:

• CNG'nin bypass ilə toplam net işi yüksək təzyiq oranlarında artmaktadır.
• Naphthalene üçün buhar çevrimi katkısı xüsusilə daha aşağı təzyiq oranlarında aydın kalmaktadır.
• Kerosene'de belirli təzyiq oranlarından sonra mənbə tablolarında buhar çevrimi katkısı sıfıra inmektedir.
• LNG üçün təzyiq nisbəti 18'e qədər iş nəticələri verilmiştir və bypass ilə yapı birçok noktada toplam sonucu yüksəldir.

AFR=60 sonuçlarında isə mənbə, birçok yakıtta artan təzyiq oranıyla gaz çevrimi katkısının yükseldiğini; fakat buhar çevrimi katkısının bazı yanacaq və təzyiq kombinasyonlarında sıfıra düştüğünü göstərir.

Bu davranış, kaynakta kullanılan buhar oluşturma koşulunun:

\[ T_x>813,K \]

və ilgili ek temperatur sınırlamalarının karşılanıp karşılanmamasına bağlıdır.

MATLAB baxımından “sıfır alınan Worknet2” nə deməkdir?

Bu cədvəl davranışı bir MATLAB hatası kimi sunulmamalıdır. Kaynaktaki modelde buhar üretimi belirli koşullu ifadeye bağlanmıştır. Şart gerçekleşmediğinde buhar çevrimi katkısı hesap içində etkin olmayabilir və nəticə tablosunda sıfır görülebilir.

Bu, MATLAB'daki koşullu hesablama mantığının mühendislik modellerindeki tipik kullanımına örnektir:

Fiziksel koşul sağlanıyorsa buhar çevrimini hesapla; sağlanmıyorsa bu katkıyı etkinleştirme.

Ancak yüklenen mənbə MATLAB kod listesini göstermediği üçün bunun həqiqi if bloğu biçimindeki kodu burada uydurulmamıştır.

Tədqiqatın ikinci böyük bölməsi: geotermal sistem

Araştırmanın ikinci yarısında problem tamamen müxtəlif bir ölçekte ele alınmaktadır. Soğuk su bir enjeksiyon kuyusundan gözenekli sıcak rezervuara gönderilmekte, yeraltında ısınan su başka bir kuyudan istehsal olunur.

Mənbə temel rezervuar geometrisini:

şəklində tanımlamaktadır.

Geotermal sudan çıxarılan istilik

\[ q=Q\rho_wC_{pw}(T_h-T_c). \]

Bu denklem oldukça öğreticidir. Jeotermal kaynaktan çekilen istilik gücü üç əsas faktörle büyür:

• su debisi \(Q\),
• suyun özgül ısısı \(C_{pw}\),
• sıcak və soğuk su arasındaki temperatur fərqi \(T_h-T_c\).

Nasos gücü nə üçün ekserji hesabına daxil edilir?

Suyun yeraltı rezervuarından geçirilmesi ücretsiz deyil. Akışkanın quyu və gözenekli ortam içindeki təzyiq kayıplarını yenebilmesi üçün nasos işi lazımdır.

Mənbənin toplam təzyiq kaybı yanaşması:

\[ \Delta p=2\Delta p_{well}+\Delta p_{pm} \]

şəklindədir.

Gözenekli ortam təzyiq düşüşü Darcy yaklaşımıyla:

\[ \Delta p_{pm}=\frac{u\mu_wr}{k} \]

şəklində verilir.

Burada \(k\) permeabilitedir. Permeabilite düşükse suyun gözenekli kayaç içinden geçmesi daha zor və nasoslama gereksinimi daha yüksək ola bilər.

Carnot faktoru və geotermal ekserji

\[ \eta_C=1-\frac{T_C}{T_h} \]

və geotermal ısının maksimum işə çevrilə bilər bölümü:

\[ Ex_w=\eta_C q \]

kimi modelləşdirilir.

Buradaki fikir şudur: 1 MW termik enerji ilə 1 MW ekserji aynı şey deyil. Mənbənin temperaturu çevre sıcaklığına yaklaştıkça bu termik enerjiden mekanik iş elde etme potansiyeli azalır.

Recovery factor

Mənbə recovery factor'ı:

\[ R=\frac{Ex_w-Ex_p}{Ex_w} \]

şəklində müəyyən edir.

Burada nasoslama ekserji gereksinimi, nəzəri geotermal ekserjiden çıkarılmaktadır. Böylece yalnız yeraltından nə qədər istilik çıkarıldığı deyil, bu ısıyı çıkarmak üçün nə qədər mekanik/elektriksel mənbə harcandığı da hesaba katılmaktadır.

CO₂ emissiya yanaşması

Mənbə metan üçün:

\[ e_{methane} =========== # \frac{M_{CO_2}}{Ex_{CH_4}} # \frac{0.44}{800} 0.055\times10^{-3} \]

ifadesini vermektedir.

Jeotermal enerji başına CO₂ ilişkisi isə:

\[ C_{geothermal} ============== \frac{Ex_pe_{methane}}{Ex_w} \]

kimi müəyyən edilir.

Ancak tədqiqatda bütün koşullar üçün tek bir nihai CO₂ emissiya değeri raporlanmadığından Verianla tarafından yeni bir emissiya sayısı hesaplanıp mənbə sonucu kimi sunulmamıştır.

Hibrid günəş-geotermal sistemi

Çalışmanın Figure 11 şeması üretim kuyusu, evaporatör, preheater, recuperator, hava soğutmalı kondenser, turbin və güneş kollektörlerinden ibarət olan hibrid bir düzen göstərir.

Güneş sistemi süperısıtma tarafında ek istilik təmin edir; geotermal çevrim isə rezervuardan alınan enerjiyi temel istilik kaynağı kimi kullanır.

Reynolds ədədi nə üçün bu qədər qrafikdə istifadə edilmişdir?

Reynolds ədədi akış rejimi və taşınım davranışıyla ilişkili boyutsuz bir parametredir. Mənbə, Reynolds sayısını:

• optimal boyutsuz kütlə axını,
• minimum entropi üretim sayısı,
• optimal dış çap,
• optimal geometri \(L/r_h\)

ilə birlikte MATLAB grafiklerinde incelemektedir.

Təzyiq skanı

Mənbə 8000–12000 kPa təzyiq aralığını incelemektedir. Grafiklerde:

• alan \(A=0,01\), 0,0125 və 0,015 m²,
• kütlə axını parametresi \(G=5200\), 7200 və 9200 kg/(s·m²)

kimi müxtəlif girişler istifadə olunur.

Yazarın özet yorumuna uyğun olaraq təzyiq artışı, birçok koşulda optimal kütle akısını və minimum entropi üretim sayısını düşürmektedir. Diğer geometri kombinasyonlarında davranış daha karmaşıktır.

Kəsik sahəsi artdıqda nə baş verir?

Mənbə Figure 12 yorumunda alanın 0,01 m²'den 0,015 m²'ye yükselmesiyle belirli optimal kütlə axını koşullarında minimum entropi üretim sayısının azaldığını qeyd edir.

Bu, aynı sərf/akış yapısının müxtəlif kesit geometrilerinde müxtəlif tersinmezlik oluşturabileceğini gösteren bir tasarım optimizasyonudur.

Optimum geometri \(L/r_h\)

Mənbə yalnız çap və ya uzunluk seçmemekte, geometrik nisbəti:

\[ \frac{L}{r_h} \]

kimi da incelemektedir.

Figure 13'te bu optimal geometri minimum entropiya istehsalı və Reynolds sayısıyla karşılaştırılmıştır.

Ətraf mühit temperaturu nə üçün geotermal sistemdə də kritikdir?

Mənbə ortam sıcaklığını təxminən 10–40 °C aralığında taramaktadır. Temperature gradient üçün:

• 2,4 °C/100 m,
• 3,6 °C/100 m,
• 4,8 °C/100 m

değerleri karşılaştırılmaktadır.

Model sonuçlarına uyğun olaraq ətraf mühit temperaturu artdıqda bazı koşullarda:

• optimal kütlə axını azalmakta,
• optimal dış çap değişmekte/azalmakta,
• minimum entropiya istehsalı artmaktadır.

Bu eğilim bütün grafiklerde tek biçimli deyil və mənbə nəticə cümlelerinde de bazı karşıt ifadeler mövcuddur; bu səbəbdən her parametre kombinasyonunun aynı yönlü nəticə vereceği genellemesi yapılmamalıdır.

Boru/istilik dəyişdiricinin uzunluğunun təsiri

Mənbə \(L=80–120\) m aralığını incelemektedir.

Yazarın nəticə özetine uyğun olaraq uzunluk arttıkça:

• optimal kütle akışı artmakta,
• optimal dış çap artmakta,
• minimum entropiya istehsalı azalmaktadır.

Bu nəticə, incelenen model parametreleri altında elde edilmiştir.

Geotermal mənbə temperaturunun təsiri

Grafiklerde geotermal mənbə temperaturu açıkça:

• 110 °C,
• 135 °C,
• 160 °C

kimi karşılaştırılmaktadır.

Mənbə temperaturu yükseldikçe xalis iş və kullanılabilir ekserji potansiyeli genel kimi artmaktadır; fakat optimal kütle akışı və çap ilişkilerinde MATLAB qrafikləri çok değişkenli bir davranış göstərir.

Enerji və ekserji səmərəliliyinin ətraf mühit temperaturu ilə dəyişməsi

Figure 18'de \(T_{geo}=110\), 135 və 160 °C üçün rejeksiyon temperaturu ilə enerji və ekserji səmərəliliyi ilişkileri gösterilmektedir.

Grafiklerde daha yüksək geotermal mənbə temperaturu daha yüksək səmərəlilik bandı oluştururken, artan rejeksiyon/ortam koşulları verimleri aşağı çekmektedir.

Bu, termodinamik kimi kullanılan sıcak mənbə ilə çevre arasında mevcut kullanılabilir temperatur farkının önemini gösterir.

Xalis iş, ekserji girişi, məhvi və çıxışı

Figure 19'da mənbə:

• xalis iş,
• ekserji girişi,
• ekserji məhvi,
• ekserji çıxışı

değerlerini mənbə temperaturu və ortam/rejeksiyon sıcaklığıyla birlikte incelemektedir.

Yazarın özetine uyğun olaraq geotermal mənbə temperaturu artdıqda xalis iş, ekserji girişi və çıxışı yükselirken bazı model koşullarında ekserji məhvi azalmaktadır. Artan ətraf mühit temperaturu isə genel kimi net işi və kullanılabilir ekserji büyüklüklerini düşürmektedir.

Permeabilite nə üçün geotermal rezervuarın əsas parametrlərindən biridir?

Permeabilite, akışkanın kayaç içinden geçebilme kolaylığını belirler. Mənbə grafiklerinde təxminən:

\[ 3\times10^{-14} \quad\text{ilə}\quad 10\times10^{-14}\ \mathrm{m^2} \]

aralığı incelenmektedir.

Düşük permeabilitede nəzəri və “zero emission” recovery factor eğrilerinin negatif bölgeye geçebildiği, permeabilite artdıqda isə hızla yükselerek pozitif değerlere yaklaştığı və ya geçtiği raporlanmaktadır.

Pratik recovery factor eğrileri kaynakta daha pozitif bölgede və daha yavaş değişen yapıda gösterilmektedir.

İsti su temperaturunun təsiri

Figure 22'de ətraf mühit temperaturu təxminən 20 °C tutulurken sıcak su temperaturu 65–95 °C arasında değiştirilmiştir.

Yazar, permeabilite arttıkça recovery factor'ın arttığını və yüksək sıcak su koşullarının pratik recovery factor değerlerini təxminən %60–70 bandına taşıyabildiğini qeyd edir.

Ətraf mühit temperaturunun recovery factor-a təsiri

Figure 23'te sıcak su 80 °C tutulmuş və ətraf mühit temperaturu 20–40 °C arasında değiştirilmiştir.

Düşük permeabilitede nəzəri və zero-emission durumları daha olumsuz görünürken, artan permeabiliteyle değerler yükselmektedir. Mənbə pratik recovery factor üçün təxminən %50–60 aralığından söz etmektedir.

Quyu diametri 0,10–0,50 m

Figure 24 quyu çapını 0,10 m'den 0,50 m'ye değiştirmektedir. Mənbə bu değişimin recovery factor üzərində olumlu etkiler oluşturduğunu və müxtəlif nəzəri/pratik/zero-emission eğrilerinin daha yaxın bir bant oluşturduğunu qeyd edir.

Sərf 0,0278–0,2778 m³/s

Son parametrik çalışmalardan birinde su debisi təxminən:

\[ Q=0.0278\text{–}0.2778\ \mathrm{m^3/s} \]

arasında değiştirilmiştir.

Mənbə metninde nəzəri ekserjiyle ilişkilendirilen büyüklüğün 301,9'dan 3018,9'a, pratik ekserjiyle ilişkilendirilen büyüklüğün isə 1195'ten 11955'e çıktığı ifade edilir.

Ancak bu değerler aynı paragrafta “recovery factors” kimi adlandırılmış olsa da normalize recovery factor tanımıyla ölçek kimi uyuşmadığından Verianla bu rakamları birbaşa recovery factor kimi etiketlememektedir.

Türkiyə baxımından nə ifadə edir?

Çalışma Türkiye'deki belirli bir kombinə edilmiş çevrim santrali və ya geotermal rezervuar üzərində gerçekleştirilmemiştir. Dolayısıyla sonuçlardan Türkiye'deki herhangi bir sahaya birbaşa səmərəlilik, quyu debisi və ya ekonomik fizibilite değeri aktarılamaz.

Bununla birlikte metodolojik açıdan MATLAB yanaşması; geotermal kaynakların, doğal gazla çalışan kombinə edilmiş çevrim santrallerinin və ya hibrid enerji sistemlerinin tasarım öncesi parametrik değerlendirmesinde kullanılabilecek bir hesablama mantığı göstərir.

Türkiye'deki həqiqi bir uygulama üçün en azından yerel:

• rezervuar temperaturu,
• permeabilite,
• quyu derinliği və çapı,
• akışkan kimyası,
• nasos verimleri,
• ortam temperatur dağılımı,
• yanacaq bileşimi,
• həqiqi turbin/HRSG performans haritaları

modele həmçinin girilmelidir.

MATLAB öyrənən şəxs bu tədqiqatdan nə öyrənə bilər?

Bu mənbə birbaşa MATLAB eğitim kitabı deyil və tam mənbə kodu yayımlamamaktadır. Buna rağmen simülasyon yapısı MATLAB öğrenen biri üçün son derece öğreticidir.

Birinci ders: parametre taraması. Tek bir təzyiq nisbəti yerine 4, 6, 8, 10... kimi diziler üzərində aynı denklemler tekrar hesaplanabilir.

İkinci ders: çoklu senaryo analizi. Aynı hesap Naphthalene, CNG, LNG və Kerosene üçün ayrı ayrı çalıştırılabilir.

Üçüncü ders: koşullu hesap. Buhar üretimi üçün temperatur koşulu sağlanıyorsa steam-cycle hesabı devreye girer.

Dördüncü ders: optimizasyon. Her taramanın sonunda en yüksək Worknet və ya səmərəlilik değerinin hansı təzyiq oranında gerçekleştiği bulunabilir.

Beşinci ders: yoxlama. Yeni model nəticələri önceki yayımlanmış sonuçlarla aynı grafikte karşılaştırılabilir.

Altıncı ders: çok değişkenli görselleştirme. Mənbə 2B çizgilerin yanında permeabilite, sərf və quyu diametri ilişkileri üçün 3B MATLAB yüzey qrafikləri de kullanmaktadır.

Yedinci ders: fizik ilə kodu ayırmamak. MATLAB yalnız sayıları üretmektedir; hansı denklemin kullanılacağı, hansı parametrenin fiziksel kimi anlamlı olduğu və sonucun geçerli olup olmadığı termodinamik modele bağlıdır.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Tədqiqat dizaynı

Çalışma tamamen hesaplamalı/simülasyon temellidir. Fiziksel bir santral üzərində yeni deneysel test və ya yeni geotermal saha ölçümü gerçekleştirilmemiştir.

İki əsas model grubu istifadə edilmişdir:

1. Farklı yanacaqlar üçün kombinə edilmiş çevrim enerji-ekserji modeli.
2. Jeotermal/hibrid sistemler üçün ekserji, entropiya istehsalı və recovery-factor modeli.

CCPP dəyişənləri

• Yakıt: Naphthalene, CNG, LNG, Kerosene
• AFR: 50, 55, 60
• Basınç nisbəti: temel analizlerde təxminən 4–20; bazı TIT optimizasyonlarında 30'a qədər
• TIT: 1400–1600 K
• Bypass: \(z_a=0–0,5\)
• Ortam temperaturu: temel giriş 288 K; karşılaştırmalarda 306 K daxil

AFR=50 üçün birbaşa cədvəl məlumatlarından üç nümunə

Naphthalene, bypass ilə

Bu cədvəl optimumun niyə yalnız “en yüksək təzyiq nisbəti” anlamına gelmediğini gösterir. 18'den 20'ye çıkıldığında toplam Worknet çok hafif gerilemektedir.

CNG, AFR=50, bypass ilə

LNG, AFR=50, bypass ilə

Burada dikkat edilmesi gereken bir mənbə özelliği vardır: Table 6'daki PR=8 üçün Worknet3 değeri 463,7222 iken Figure 8(a) metni “optimal Work output” kimi LNG üçün 441,5852 və PR=12 değerini vermektedir. Bu, kaynağın kendi cədvəl və optimal özet anlatımı arasında görülen bir başka iç tutarsızlıktır. Verianla iki değeri birbirine dönüştürmemekte və ya birini gizlememektedir.

Bu cədvəl–fiqur fərqi nə üçün vacibdir?

İnsanların MATLAB öğrenmesi baxımından tam da bu noktalar değerlidir. Bir MATLAB çıktısı oluşturulduğunda yalnız grafiğe bakmak yeterli deyil. Optimum değer:

• ham nəticə dizisinden,
• tablodan,
• grafikten,
• metin içində raporlanan sonuçtan

birbirinden bağımsız kimi kontrol edilmelidir.

Örneğin bir dizi üçün MATLAB'da maksimum değer seçilmişse, maksimumun indeksinin doğru təzyiq oranıyla eşleştiği həmçinin kontrol edilmelidir. Mənbə kod paylaşılmadığı üçün bu xüsusi tutarsızlığın nedeni belirlenememektedir.

Validasiya nəticələri

Mənbənin yoxlama grafiklerinde:

• təzyiq nisbəti arttıkça qaz turbin egzoz temperaturu düşmektedir;
• spesifik ekserji məhvi təzyiq oranıyla yükselmektedir;
• kompressor spesifik işi təzyiq oranıyla yükselmektedir;
• mevcut MATLAB nəticələri karşılaştırılan yayımlanmış hesap sonuçlarına yaxın seyretmektedir.

Yazar bu farkları spesifik iş və ekserji ölçütlerinde təxminən %5'in altında/çevresinde kabul edilebilir kimi değerlendirmektedir.

Mənbənin kombinə edilmiş çevrim üzrə əsas nəticələri

1. LNG, incelenen parametre setlerinde optimal iş və səmərəlilik baxımından birçok noktada öne çıkmıştır.
2. Ekserji səmərəliliyi enerji veriminden daha aşağı raporlanmıştır.
3. Yanma odasından HRSG'ye isti qaz bypass edilmesi birçok iş noktasında toplam sonucu artırmıştır.
4. TIT artışı genel kimi enerji və ekserji performansını yükseltmiştir.
5. CNG və LNG daha yüksək TIT koşullarında daha geniş təzyiq nisbəti bölgelerinde çalışabilir görünmektedir.
6. HRSG'deki tersinmezlik ətraf mühit temperaturu yükseldiğinde artabilmektedir.

Geotermal modelin əsas nəticələri

1. Basınç, optimal kütlə axını və minimum entropi üretimini değiştirmektedir.
2. Kesit/geometri parametreleri entropiya istehsalı üzərində mühüm etkiye sahiptir.
3. Ortam temperaturu optimal sərf, çap, enerji səmərəliliyi və ekserji verimini etkiler.
4. Jeotermal mənbə temperaturu yükseldiğinde sistemin istifadə edilə bilən enerji potansiyeli genel kimi yükselmektedir.
5. Permeabilite recovery factor davranışında temel parametrelerden biridir.
6. Sıcak su temperaturu recovery factor sonuçlarını aydın şəkildə değiştirmektedir.
7. Kuyu çapı değişimi model sonuçlarını olumlu yönde etkileyebilmektedir.
8. Su debisi artdıqda nəzəri/pratik ekserji büyüklükleri güclü şəkildə yükselmektedir.

Tədqiqatın güclü tərəfləri

• Enerji və ekserji analizini birlikte ele alması.
• Dört yakıtı və üç AFR düzeyini karşılaştırması.
• Basınç nisbəti və TIT etkisini taraması.
• Bypass və bypass tətbiq edilməyən çevrimi ayrı göstermesi.
• MATLAB modelini önceki yayımlanmış sonuçlarla karşılaştırması.
• Jeotermal tarafında tek parametre yerine təzyiq, Reynolds ədədi, geometri, temperatur, sərf və permeabiliteyi birlikte incelemesi.
• 2B və 3B MATLAB görselleştirmelerini geniş şəkildə kullanması.

Tədqiqatın mühüm məhdudiyyətləri

• Yüklenen sürüm hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir.
• Analiz ədədi/teoriktir; yeni saha və ya santral deney verisi yoktur.
• MATLAB mənbə kodu yüklenen metinde yayımlanmamıştır.
• Bazı denklemlerin basılı gösteriminde operatör/parantez belirsizlikleri mövcuddur.
• Toplam səmərəlilik üçün kullanılan bazı formülasyonlar kaynakta alışılmış termodinamik tanımlarla aynı şəkildə sunulmamaktadır.
• Tablo və fiqur optimal değerleri arasında bazı iç tutarsızlıklar vardır.
• Bazı temperatur və sayı ifadelerinde yazım/format bozuklukları vardır.
• Yakıt karşılaştırmaları ekonomik maliyet, həqiqi emissiya kimyası, turbin malzemesi ömrü və tam tesis kontrol dinamiğini kapsamamaktadır.
• Jeotermal rezervuar həqiqi bir saha kalibrasyonuyla doğrulanmamıştır.
• Recovery factor bölümünde bazı kavram/eksen adlandırmaları birbiriyle tam uyumlu deyil.

MATLAB baxımından ən mühüm elmi dərs

Bu makalenin Verianla baxımından belki de en öğretici yönü, MATLAB'da qrafik üretmenin tek başına elmi yoxlama olmadığıdır.

Bir mühendislik simülasyonunda doğru iş zinciri:

1. Fiziksel sistemi tanımlamak,
2. denklemleri birim baxımından kontrol etmek,
3. giriş parametrelerinin aralıklarını belirlemek,
4. MATLAB'da parametre taramasını gerçekleştirmek,
5. nəticə dizilerini saklamak,
6. optimal değerleri birbaşa ədədi diziden çıkarmak,
7. tablolarla grafiklerin aynı sonucu verdiğini doğrulamak,
8. başka çalışmalar və ya deneylerle validasyon yapmak,
9. son kimi fiziksel yorumu yapmak

olmalıdır.

Bu mənbə, böyük miktarda MATLAB simülasyon çıktısı üretirken aynı zamanda elmi yazılımda nəticə doğrulamanın niyə zorunlu olduğunu da istemeden çok iyi gösteren bir örnektir: cədvəl, qrafik və metin arasında uyuşmazlık varsa yalnız çizginin güzel görünmesi yeterli deyil.

Mənbə və Metod Qeydi

Tam özgün iş adı: Exergic investigation of combined cycle power plant using different fuels and geothermal energy systems for optimisation: MATLAB simulation analysis

Yazar: Rajesh Kumar.

Yazar sırası: Tek yazarlı iş.

Eş katkı/eş birinci yazar: Uygulanabilir deyil.

Sorumlu yazar: Rajesh Kumar.

Kurum: Department of Mechanical Engineering, Delhi Technological University, New Delhi-110042, India.

Mənbə türü: MATLAB tabanlı termodinamik simülasyon və optimizasyon preprint'i.

Platform: SSRN.

SSRN kimliği: 6269403.

DOI: 10.2139/ssrn.6269403.

SSRN tarihi: 19 Şubat 2026.

Hakemlik durumu: Bu iş hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir; nəticələri bu yayın aşaması dikkate alınarak değerlendirilmelidir.

Daha sonraki hakemli yayın: Çalışmanın geliştirilmiş/yayımlanmış sürümü “Exergetic investigation of combined cycle power plant for optimal worknet and efficiency using different fuels and optimisation of geothermal energy systems: MATLAB simulation analysis” başlığıyla Thermal Advances, Cilt 7, Makale 100141, 2026'da yayımlanmıştır.

Hakemli sürüm DOI: 10.1016/j.thradv.2026.100141.

Bilimsel içerik sürümü: Bu Verianla makalesindeki denklemler, qrafik yorumları, MATLAB simülasyon değerleri, CCPP tabloları və geotermal sonuçların tamamı kullanıcının yüklediği SSRN preprint sürümüne dayanmaktadır. Daha sonraki hakemli yayın yalnız bibliyografik durumun doğrulanması amacıyla belirtilmiş; ondan elmi nəticə aktarılmamıştır.

Çıkar çatışması: Yüklenen kaynakta “There are no conflicts of interest” beyanı mövcuddur.

Finansman: Yüklenen preprintte açık bir finansman beyanı tespit edilmemiştir.

Veri/kod erişilebilirliği: Çalışma MATLAB kod simülasyonları kullandığını qeyd edir; lakin yüklenen sürümde kamuya açık tam MATLAB kod deposu və ya tam script listesi gösterilmemektedir.

Yazar katkıları: Yüklenen preprintte ayrı CRediT katkı beyanı bulunmamaktadır.

Lisans/telif: Yüklenen preprintte görseller üçün açık yeniden kullanım lisansı doğrulanmamıştır. Bu nedenle Verianla makalesinde özgün mənbə grafiklerinin birebir kopyaları kullanılmamış; kesin mənbə sayıları görünür HTML tabloları və Verianla Live məlumat yapılarıyla sunulmuştur.

Mənbə içi tutarlılık notu: Makalede bazı denklem gösterimleri, optimal təzyiq nisbəti cümleleri, TIT=1600 K Naphthalene enerji səmərəliliyi yazımı və bazı cədvəl/fiqur optimal değerleri arasında iç uyuşmazlıklar mövcuddur. Bunlar sessizce düzeltilmemiştir.

Temel yöntemsel sınır: Çalışma bir simülasyon/modelleme araştırmasıdır. Gerçek santral işletme performansı, həqiqi geotermal saha üretimi, ekonomik fizibilite, uzun dönem malzeme dayanımı və ya həqiqi saha emisyonlarının birbaşa kanıtı kimi yorumlanmamalıdır.