Изилдөөдө Naphthalene, CNG, LNG жана Kerosene отундары, 50, 55 жана 60 аба/отун катыштары, ар түрдүү компрессордук басым катыштары, турбинанын киришиндеги 1400–1600 K температуралары жана күйүү камерасындагы ысык газдын бир бөлүгү түздөн-түз HRSGге багытталган fraction bypass ыкмасы MATLAB менен моделделген. Булактын негизги жыйынтыгына ылайык, bypass колдонуу көптөгөн иш чекиттеринде жалпы таза ишти жана энергия/эксергия натыйжалуулугун bypass колдонулбаган абалга салыштырмалуу жогорулатат. AFR=50 талдоосунда LNG чектелүү, бирок күчтүү оптималдуу иш аймактарында эң жогорку натыйжаларды берет; мисалы, TIT=1400 K жана bypass ыкмасында булак 441,5852 kJ/kg оптималдуу таза ишти жана %45,5888 оптималдуу энергия натыйжалуулугун билдирет. Геотермалдык талдоолордо басым, айлана-чөйрөнүн температурасы, булак температурасы, скважинанын диаметри, агым чыгымы жана өткөрүмдүүлүк оптималдуу масса агымына, энтропиянын пайда болушуна жана эксергияны калыбына келтирүүгө олуттуу таасир этери көрүнөт. Эң маанилүү чечмелөө чеги — бул натыйжалардын бардыгы MATLAB негизиндеги теориялык/сандык моделдерге таянат жана жүктөлгөн версия рецензиядан өтө элек.

MATLAB жагынан бул изилдөө абдан үйрөтүүчү, анткени ал бир гана теңдемени чечүүдөн кыйла кеңири ыкманы колдонот: отун тандалат, аба/отун катышы өзгөртүлөт, басым катышы сканерленет, bypass үлүшү өзгөртүлөт, термодинамикалык абалдар эсептелет, энергия жана эксергия критерийлери чыгарылат, оптималдуу иш чекиттери табылат жана натыйжалар көптөгөн сызык, тилке жана үч өлчөмдүү беттик графиктер менен салыштырылат.

Энергиялык талдоо менен эксергетикалык талдоонун айырмасы эмнеде?

Энергиялык талдоо негизинен системага кирген жана системадан чыккан энергиянын көлөмүн көзөмөлдөйт. Термодинамиканын биринчи мыйзамы боюнча энергия жоголбойт; формасын гана өзгөртөт.

Ал эми эксергетикалык талдоо башка суроого жооп берет:

«Бул энергиянын канчасы айлана-чөйрөнүн шарттарына ылайык чындап ишке айландырылат жана бул потенциалдын канчасы кайтарылгыс процесстерден улам жоголот?»

Ошондуктан эксергетикалык талдоо өзгөчө төмөнкү процесстерде:

• күйүү,
• кысуу,
• кеңейүү,
• жылуулук алмашуу,
• конденсация,
• насостоо

сыяктуу процесстерде термодинамикалык сапаттын кайсы жерде бузуларын көрсөтө алат.

Булак изилдөөсүнүн жалпы эксергия балансы:

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

түрүндө болот.

Burada \(Ex_D\) sistemdeki эксергия yıkımını билдирет.

\[ Ex_D=T_0S_{gen} \]

бул байланыш эксергиялык бузулуу менен энтропиянын пайда болушунун ортосундагы негизги байланышты түзөт. Энтропиянын пайда болушу көбөйгөн сайын пайдаланылуучу энергия потенциалынын көбүрөөк бөлүгү жоголот.

Эксергия натыйжалуулугу кандай аныкталган?

Булак эксергетикалык же рационалдык натыйжалуулукту төмөнкүдөй аныктайт:

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

түрүндө аныктайт.

\(Ex_P\) каалаган продуктунун эксергиясын, \(Ex_F\) болсо бул продуктту түзүү үчүн колдонулган отундун/булактын эксергиясын билдирет.

Мындан тышкары, эксергиялык бузулуу катышы:

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

менен аныкталат. Бул değer ар түрдүү santral bileşenlerinin toplam kayıp içindeki göreli önemini karşılaştırmak үчүн колдонулууда.

Айкалышкан циклдүү электр станциясы кантип иштейт?

Çalışmadaki temel CCPP эки негизги çevrimin birleşimidir:

1. Gaz türbini çevrimi
2. Buhar türbini çevrimi

Gaz türbini bölümünde hava kompresörde sıkıştırılır, күйүү odasında yakıtla karıştırılıp жогорку sıcaklığa çıkarılır жана gaz türbininde genleşerek mekanik иш üretir.

Normal бир açık gaz türbininde hâlâ жогорку sıcaklığa sahip egzoz gazı atmosfere atılabilir. Birleşik çevrimin temel avantajı бул температурасы экинчи kez kullanmasıdır.

Gaz türbini egzozu Heat Recovery Steam Generator — HRSG içine жөнөтүлөт. HRSG, sıcak egzoz gazındaki enerjiyi suya aktararak buhar üretir. Buhar экинчи бир турбинада genleşerek ek güç üretir.

Böylece aynı отун girişinin жылуулук potansiyelinden эки aşamada yararlanılmaya çalışılır.

Изилдөөдөгү өзгөртүлгөн bypass системасы деген эмне?

Makalenin özgün иш noktalarından biri, күйүү odasından çıkan sıcak gazın tamamının gaz türbininden geçirilmesi yerine belirli бир kısmının HRSG'ye yönlendirilmesidir.

Булакта bypass үлүшү:

\[ z_a=0:0.1:0.5 \]

жана gaz türbinine devam eden kesir:

\[ z=1-z_a \]

катары аныкталат.

Örneğin kavramsal катары \(z_a=0.2\) seçilirse күйүү odasından çıkan akışın modeldeki belirli бир bölümü HRSG tarafına, kalan \(z=0.8\) kısmı газ турбинасы tarafına atanır.

Yazarın temel amacı HRSG үчүн мындан тышкары отун yakmadan, күйүү odasında zaten mevcut болгон жогорку sıcaklıklı gazın бир bölümünü kullanarak istenen buhar koşullarını oluşturabilmektir.

Бул ыкма эмне үчүн оптималдаштыруу маселесин түзөт?

Sıcak gazın көбүрөөк чоң kısmını HRSG'ye göndermek buhar çevrimine fayda sağlayabilir; fakat aynı gaz artık gaz türbininde genleşerek иш üretmez. Бул nedenle bypass değeri sınırsız түрдө artırılamaz.

MATLAB modelinin yaptığı şey, ар түрдүү:

• отундарды,
• аба/отун oranlarını,
• басым oranlarını,
• bypass kesirlerini,
• турбина кирүү sıcaklıklarını

tarayarak gaz çevrimi менен buhar çevrimi arasındaki dengeyi incelemektir.

Булактын CCPP боюнча негизги кириш параметрлери

Төрт отундун LHV маанилери

LNG, бул төрт кирүү değeri арасында en жогорку alt ısıl değere sahiptir. Ancak модель sonucu гана LHV tarafından belirlenmemektedir; басым катышы, TIT, AFR, bypass үлүшү жана HRSG koşulları da son performansı etkiler.

Компрессордун эксергиялык бузулушу кантип эсептелген?

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

жана alternatif entropi ifadesiyle:

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

Бул denklem температура жана басым değişiminin kompresörde meydana getirdiği tersinmezliği hesaplamaya bağlar.

MATLAB эмне үчүн температурага көз каранды жылуулук сыйымдуулугун колдонот?

Булакта havanın özgül ısısı sabit kabul edilmemiş жана sıcaklığın polinom fonksiyonu түрүндө эсептелген:

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

Бул tür denklem MATLAB жагынан son derece uygundur. Her басым катышы үчүн yeni температура hesaplandığında aynı температура колдонуу менен yeni \(C_{pa}\) otomatik hesaplanabilir.

Отундун химиялык эксергиясы

\[ ex_f=\xi LHV \]

жана hidrokarbon bileşimi \(C_xH_y\) үчүн:

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

Ardından күйүү камерасы эксергия bilançosu:

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

менен ifade edilmiştir.

Газ турбинасында эксергиялык бузулуу

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

Булак мындан тышкары bunu entropi değişimine dayalı:

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

түрүндө vermektedir.

HRSGнин термодинамикалык ролу

HRSG, gaz türbininden gelen sıcak egzoz же modifiye sistemde bypass edilen sıcak gazdan su/buhar tarafına энергия aktarır.

Булак энергия dengesini:

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

түрүндө билдирет.

Бул denklem bize түздөн-түз маанилүү бир ilişki gösterir: egzoz gazının HRSG'de kaybettiği энергия, buhar tarafındaki entalpi artışıyla bağlantılıdır.

Stack температурасы эмне үчүн маанилүү?

Булак, baca sıcaklığının keyfi түрдө düşürülemeyeceğini vurgulamaktadır. Çok төмөн температура конденсация sorunlarına; sülfür içeren yakıtlarda болсо sülfürik asit çiğ noktasıyla ilişkili korozyon risklerine bağlanmaktadır. Üst sınır болсо HRSG басым seviyeleri, pinch-point temperature difference жана besleme suyu температурасы сыяктуу tasarım parametreleriyle ilişkilendirilmektedir.

MATLAB моделин валидациялоо

Yazar, kendi MATLAB sonuçlarını эки көбүрөөк мурун yayımlanmış иш менен karşılaştırmaktadır.

Almajali жана иш arkadaşlarının sonuçlarıyla газ турбинасы egzoz температурасы karşılaştırılmış; 1100 K, 1400 K жана 1700 K турбина кирүү sıcaklıklarında басым катышы yükseldikçe egzoz sıcaklığının azalması yönündeki eğilimin benzer экендиги көрсөтүлгөн.

Ashutosh жана иш arkadaşlarıyla yapılan doğrulamada болсо:

• spesifik эксергиялык бузулуу,
• эксергия натыйжалуулугу,
• spesifik иш

басым катышы 12–21 aralığında karşılaştırılmış жана булак натыйжа farklarını болжол менен %5 sınırı ичинде катары tanımlamıştır.

Бул валидация маанилүү; бирок bağımsız deneysel santral ölçümü эмес. MATLAB modelinin başka эсептөө çalışmalarındaki trend жана değerlerle karşılaştırılmasıdır.

Айлана-чөйрөнүн температурасы компрессорго кандай таасир этет?

Булак 288 K жана 306 K ortam sıcaklıklarında компрессор spesifik işi менен эксергиялык бузулуу arasındaki ilişkiyi өзүнчө grafiklerde incelemektedir.

Grafiklerin genel mesajı, кысуу işi arttıkça эксергия yıkımının arttığı жана көбүрөөк жогорку ortam sıcaklığında performans eğrisinin farklılaştığıdır. Çalışmanın натыйжа bölümünde өзгөчө yaz koşullarındaki жогорку ortam sıcaklığının HRSG анын ичинде sistemde tersinmezlik üretimini artırabildiği белгиленет.

AFR=50 үчүн төрт отундун оптималдуу эксергия натыйжасы

Булак Figure 7'de AFR=50 жана ilgili bypass analizi үчүн төрт отундун оптималдуу CCPP эксергия натыйжалуулуктарын түздөн-түз vermektedir.

LNG эмне үчүн изилдөөдө алдыга чыгат?

Yazarın натыйжа bölümündeki негизги değerlendirmelerden biri LNG'nin ар түрдүү AFR kombinasyonlarında Naphthalene, Kerosene жана CNG'ye kıyasla birçok оптималдуу иш noktasında көбүрөөк жогорку таза иш жана натыйжалуулук üretmesidir.

Ancak бул натыйжа:

• kaynakta kullanılan LHV'lere,
• belirlenen басым oranlarına,
• TIT aralığına,
• bypass varsayımına,
• kullanılan термодинамикалык denklemlere

bağlıdır. Yakıtların бардык чыныгы santrallerde genel жана mutlak sıralaması катары yorumlanmamalıdır.

AFR=50, TIT=1400 K: bypass таза ишти кантип өзгөртөт?

TIT=1400 K жана AFR=50 үчүн bypass uygulanmayan булак иш 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

катары raporlanmaktadır.

Bypass kullanılan taramada болсо:

• 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 берилет.

TIT=1400 K температурасындагы оптималдуу энергия натыйжалуулугу

TIT=1400 K температурасындагы оптималдуу эксергия натыйжалуулугу

Бул таблица энергия натыйжалуулугу менен эксергия veriminin aynı nicelik olmadığını çok açık gösterir. Булакта энергия tabanlı değerler genel катары эксергия tabanlı değerlerden көбүрөөк yüksektir.

TIT=1600 K эмнени өзгөртөт?

Çalışmanın басым катышы taraması 1600 K'ye çıkarıldığında жогорку басым oranlarına чейин genişlemektedir.

Bypass olmayan durumda булак şu оптималдуу Worknet değerlerini vermektedir:

Bypass taramasında болсо булак:

vermektedir.

LNG үчүн 462,9235 kJ/kg değeri бул өзгөчө karşılaştırmada төрт отун arasındaki en чоң raporlanan оптималдуу Worknet'tir.

TIT=1600 K энергия натыйжалуулугу

Булак bypass колдонулбаган durumda CNG үчүн %41,0124, LNG үчүн %41,6106 жана Kerosene үчүн %39,940 değerlerini PR=30'da билдирет. Naphthalene değeri булак metinde “40.2229.1803” түрүндө bozuk yazıldığı үчүн burada düzeltilmiş kesin değer катары verilmemektedir.

Bypass taramasında:

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

değerleri raporlanmaktadır.

Бул karşılaştırmada en жогорку энергия натыйжалуулугу yine LNG үчүн %47,79'dur.

TIT=1600 K эксергия натыйжалуулугу

Bypass olmayan koşulda:

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

değerleri PR=30 үчүн raporlanmıştır.

Bypass analizinde булак metni Naphthalene үчүн %36,9346, CNG үчүн болжол менен %38,0977, LNG үчүн %45,0865 жана Kerosene үчүн %36,5239 değerlerini vermektedir. Ancak бул bölümde bazı оптималдуу басым oranlarıyla devamındaki özet cümlesi tam uyuşmadığından басым noktaları булак tutarsızlığı korunarak yorumlanmalıdır.

AFR=55 жана AFR=60 эмне үчүн өзүнчө эсептелген?

Hava/отун катышы, күйүү odasındaki hava miktarını жана демек цикл sıcaklıklarını, gaz debisini жана HRSG'ye ulaşabilecek жылуулук kapasiteyi таасир эткен temel кирүү parametrelerinden biridir.

Булак ошондуктан гана AFR=50 менен yetinmemiş, бардык отундарды AFR=55 жана 60 үчүн de taramıştır.

AFR=55 sonuçlarında:

• CNG'nin bypass менен toplam net işi жогорку басым oranlarında artmaktadır.
• Naphthalene үчүн buhar çevrimi katkısı өзгөчө көбүрөөк төмөн басым oranlarında айкын kalmaktadır.
• Kerosene'de belirli басым oranlarından кийин булак tablolarında buhar çevrimi katkısı sıfıra inmektedir.
• LNG үчүн басым катышы 18'e чейин иш натыйжалары verilmiştir жана bypass менен yapı birçok noktada toplam sonucu жогорулатат.

AFR=60 sonuçlarında болсо булак, birçok yakıtta artan басым oranıyla gaz çevrimi katkısının yükseldiğini; fakat buhar çevrimi katkısının bazı отун жана басым kombinasyonlarında sıfıra düştüğünü көрсөтөт.

Бул davranış, kaynakta kullanılan buhar oluşturma koşulunun:

\[ T_x>813,K \]

жана ilgili ek температура sınırlamalarının karşılanıp karşılanmamasına bağlıdır.

MATLAB жагынан “нөлгө чыккан Worknet2” эмнени билдирет?

Бул таблица davranışı бир MATLAB hatası катары sunulmamalıdır. Kaynaktaki modelde buhar üretimi belirli koşullu ifadeye bağlanmıştır. Şart gerçekleşmediğinde buhar çevrimi katkısı hesap ичинде etkin olmayabilir жана натыйжа tablosunda sıfır görülebilir.

Бул, MATLAB'daki koşullu эсептөө mantığının mühendislik modellerindeki tipik kullanımına örnektir:

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

Ancak yüklenen булак MATLAB kod listesini göstermediği үчүн bunun чыныгы if bloğu biçimindeki kodu burada uydurulmamıştır.

Изилдөөнүн экинчи чоң бөлүгү: геотермалдык система

Araştırmanın экинчи yarısında problem tamamen ар түрдүү бир ölçekte ele alınmaktadır. Soğuk su бир enjeksiyon kuyusundan gözenekli sıcak rezervuara gönderilmekte, yeraltında ısınan su başka бир kuyudan өндүрүлөт.

Булак temel rezervuar geometrisini:

түрүндө tanımlamaktadır.

Геотермалдык суудан алынган жылуулук

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

Бул denklem oldukça öğreticidir. Jeotermal kaynaktan çekilen жылуулук gücü үч негизги faktörle büyür:

• su debisi \(Q\),
• suyun özgül ısısı \(C_{pw}\),
• sıcak жана soğuk su arasındaki температура айырмасы \(T_h-T_c\).

Насостун кубаттуулугу эмне үчүн эксергия эсебине кирет?

Suyun yeraltı rezervuarından geçirilmesi ücretsiz эмес. Akışkanın скважина жана gözenekli ortam içindeki басым kayıplarını yenebilmesi үчүн насос işi керек.

Булактын toplam басым kaybı ыкмасы:

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

түрүндө болот.

Gözenekli ortam басым düşüşü Darcy yaklaşımıyla:

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

түрүндө берилет.

Burada \(k\) permeabilitedir. Permeabilite düşükse suyun gözenekli kayaç içinden geçmesi көбүрөөк zor жана насостоо gereksinimi көбүрөөк жогорку болушу мүмкүн.

Карно фактору жана геотермалдык эксергия

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

жана геотермалдык ısının maksimum ишке айландырылышы мүмкүн bölümü:

\[ Ex_w=\eta_C q \]

катары моделденет.

Buradaki fikir şudur: 1 MW жылуулук энергия менен 1 MW эксергия aynı şey эмес. Булактын температурасы çevre sıcaklığına yaklaştıkça бул жылуулук enerjiden mekanik иш elde etme potansiyeli азаят.

Recovery factor

Булак recovery factor'ı:

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

түрүндө аныктайт.

Burada насостоо эксергия gereksinimi, теориялык геотермалдык ekserjiden çıkarılmaktadır. Böylece гана yeraltından эмне чейин жылуулук çıkarıldığı эмес, бул ısıyı çıkarmak үчүн эмне чейин mekanik/elektriksel булак harcandığı da hesaba katılmaktadır.

CO₂ эмиссия ыкмасы

Булак metan үчүн:

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

ifadesini vermektedir.

Jeotermal энергия başına CO₂ ilişkisi болсо:

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

катары аныкталат.

Ancak изилдөөдө бардык koşullar үчүн tek бир nihai CO₂ эмиссия değeri raporlanmadığından Verianla tarafından yeni бир эмиссия sayısı hesaplanıp булак sonucu сыяктуу sunulmamıştır.

Гибриддик күн-геотермалдык система

Çalışmanın Figure 11 şeması üretim kuyusu, evaporatör, preheater, recuperator, hava soğutmalı kondenser, турбина жана güneş kollektörlerinden турган гибриддик бир düzen көрсөтөт.

Güneş sistemi süperısıtma tarafında ek жылуулук камсыз кылат; геотермалдык цикл болсо rezervuardan alınan enerjiyi temel жылуулук kaynağı катары kullanır.

Reynolds саны эмне үчүн мынча көп графикте колдонулган?

Reynolds саны akış rejimi жана taşınım davranışıyla ilişkili boyutsuz бир parametredir. Булак, Reynolds sayısını:

• оптималдуу boyutsuz масса агымы,
• minimum entropi üretim sayısı,
• оптималдуу dış çap,
• оптималдуу geometri \(L/r_h\)

менен birlikte MATLAB grafiklerinde incelemektedir.

Басымды сканерлөө

Булак 8000–12000 kPa басым aralığını incelemektedir. Grafiklerde:

• alan \(A=0,01\), 0,0125 жана 0,015 m²,
• масса агымы parametresi \(G=5200\), 7200 жана 9200 kg/(s·m²)

сыяктуу ар түрдүү girişler колдонулууда.

Yazarın özet yorumuna ылайык басым artışı, birçok koşulda оптималдуу kütle akısını жана minimum entropi üretim sayısını düşürmektedir. Diğer geometri kombinasyonlarında davranış көбүрөөк karmaşıktır.

Кесилиш аянты көбөйгөндө эмне болот?

Булак Figure 12 yorumunda alanın 0,01 m²'den 0,015 m²'ye yükselmesiyle belirli оптималдуу масса агымы koşullarında minimum entropi üretim sayısının azaldığını белгилейт.

Бул, aynı агым чыгымы/akış yapısının ар түрдүү kesit geometrilerinde ар түрдүү tersinmezlik oluşturabileceğini gösteren бир tasarım optimizasyonudur.

Optimum geometri \(L/r_h\)

Булак гана çap же uzunluk seçmemekte, geometrik катышы:

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

катары da incelemektedir.

Figure 13'te бул оптималдуу geometri minimum энтропиянын пайда болушу жана Reynolds sayısıyla karşılaştırılmıştır.

Айлана-чөйрөнүн температурасы эмне үчүн геотермалдык системада да маанилүү?

Булак ortam sıcaklığını болжол менен 10–40 °C aralığında taramaktadır. Temperature gradient үчүн:

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

değerleri karşılaştırılmaktadır.

Model sonuçlarına ылайык айлана-чөйрөнүн температурасы көбөйгөндө bazı koşullarda:

• оптималдуу масса агымы azalmakta,
• оптималдуу dış çap değişmekte/azalmakta,
• minimum энтропиянын пайда болушу artmaktadır.

Бул eğilim бардык grafiklerde tek biçimli эмес жана булак натыйжа cümlelerinde de bazı karşıt ifadeler бар; ошондуктан her parametre kombinasyonunun aynı yönlü натыйжа vereceği genellemesi yapılmamalıdır.

Түтүктүн/жылуулук алмаштыргычтын узундугунун таасири

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

Yazarın натыйжа özetine ылайык uzunluk arttıkça:

• оптималдуу kütle akışı artmakta,
• оптималдуу dış çap artmakta,
• minimum энтропиянын пайда болушу azalmaktadır.

Бул натыйжа, incelenen модель parametreleri астында elde edilmiştir.

Геотермалдык булак температурасынын таасири

Grafiklerde геотермалдык булак температурасы açıkça:

• 110 °C,
• 135 °C,
• 160 °C

катары karşılaştırılmaktadır.

Булак температурасы yükseldikçe таза иш жана kullanılabilir эксергия potansiyeli genel катары artmaktadır; fakat оптималдуу kütle akışı жана çap ilişkilerinde MATLAB графиктерди çok değişkenli бир davranış көрсөтөт.

Энергия жана эксергия натыйжалуулугунун айлана-чөйрө температурасы менен өзгөрүшү

Figure 18'de \(T_{geo}=110\), 135 жана 160 °C үчүн rejeksiyon температурасы менен энергия жана эксергия натыйжалуулугу ilişkileri gösterilmektedir.

Grafiklerde көбүрөөк жогорку геотермалдык булак температурасы көбүрөөк жогорку натыйжалуулук bandı oluştururken, artan rejeksiyon/ortam koşulları verimleri aşağı çekmektedir.

Бул, термодинамикалык катары kullanılan sıcak булак менен çevre арасында mevcut kullanılabilir температура farkının önemini gösterir.

Таза иш, эксергия кириши, бузулушу жана чыгышы

Figure 19'da булак:

• таза иш,
• эксергия girişi,
• эксергиялык бузулуу,
• эксергия чыгышы

değerlerini булак температурасы жана ortam/rejeksiyon sıcaklığıyla birlikte incelemektedir.

Yazarın özetine ылайык геотермалдык булак температурасы көбөйгөндө таза иш, эксергия girişi жана чыгышы yükselirken bazı модель koşullarında эксергиялык бузулуу azalmaktadır. Artan айлана-чөйрөнүн температурасы болсо genel катары net işi жана kullanılabilir эксергия büyüklüklerini düşürmektedir.

Өткөрүмдүүлүк эмне үчүн геотермалдык резервуардын негизги параметрлеринин бири?

Permeabilite, akışkanın kayaç içinden geçebilme kolaylığını belirler. Булак grafiklerinde болжол менен:

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

aralığı incelenmektedir.

Düşük permeabilitede теориялык жана “zero emission” recovery factor eğrilerinin negatif bölgeye geçebildiği, өткөрүмдүүлүк көбөйгөндө болсо hızla yükselerek pozitif değerlere yaklaştığı же geçtiği raporlanmaktadır.

Pratik recovery factor eğrileri kaynakta көбүрөөк pozitif bölgede жана көбүрөөк yavaş değişen yapıda gösterilmektedir.

Ысык суунун температурасынын таасири

Figure 22'de айлана-чөйрөнүн температурасы болжол менен 20 °C tutulurken sıcak su температурасы 65–95 °C арасында değiştirilmiştir.

Yazar, өткөрүмдүүлүк arttıkça recovery factor'ın arttığını жана жогорку sıcak su koşullarının pratik recovery factor değerlerini болжол менен %60–70 bandına taşıyabildiğini белгилейт.

Айлана-чөйрөнүн температурасынын recovery factor-га таасири

Figure 23'te sıcak su 80 °C tutulmuş жана айлана-чөйрөнүн температурасы 20–40 °C арасында değiştirilmiştir.

Düşük permeabilitede теориялык жана zero-emission durumları көбүрөөк olumsuz görünürken, artan permeabiliteyle değerler yükselmektedir. Булак pratik recovery factor үчүн болжол менен %50–60 aralığından söz etmektedir.

Скважинанын диаметри 0,10–0,50 m

Figure 24 скважина çapını 0,10 m'den 0,50 m'ye değiştirmektedir. Булак бул değişimin recovery factor үстүндө olumlu etkiler oluşturduğunu жана ар түрдүү теориялык/pratik/zero-emission eğrilerinin көбүрөөк жакын бир bant oluşturduğunu белгилейт.

Агым чыгымы 0,0278–0,2778 m³/s

Son parametrik çalışmalardan birinde su debisi болжол менен:

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

арасында değiştirilmiştir.

Булак metninde теориялык ekserjiyle ilişkilendirilen büyüklüğün 301,9'dan 3018,9'a, pratik ekserjiyle ilişkilendirilen büyüklüğün болсо 1195'ten 11955'e çıktığı ifade жүргүзүлөт.

Ancak бул değerler aynı paragrafta “recovery factors” катары adlandırılmış olsa da normalize recovery factor tanımıyla ölçek катары uyuşmadığından Verianla бул rakamları түздөн-түз recovery factor катары etiketlememektedir.

Түркия үчүн эмнени билдирет?

Çalışma Türkiye'deki belirli бир айкалышкан цикл santrali же геотермалдык резервуар үстүндө gerçekleştirilmemiştir. Dolayısıyla sonuçlardan Türkiye'deki herhangi бир sahaya түздөн-түз натыйжалуулук, скважина debisi же ekonomik fizibilite değeri aktarılamaz.

Bununla birlikte metodolojik açıdan MATLAB ыкмасы; геотермалдык kaynakların, doğal gazla çalışan айкалышкан цикл santrallerinin же гибриддик энергия sistemlerinin tasarım öncesi parametrik değerlendirmesinde kullanılabilecek бир эсептөө mantığı көрсөтөт.

Türkiye'deki чыныгы бир uygulama үчүн en azından yerel:

• rezervuar температурасы,
• өткөрүмдүүлүк,
• скважина derinliği жана çapı,
• akışkan kimyası,
• насос verimleri,
• ortam температура dağılımı,
• отун bileşimi,
• чыныгы турбина/HRSG performans haritaları

modele мындан тышкары girilmelidir.

MATLAB үйрөнгөн адам бул изилдөөдөн эмнени үйрөнө алат?

Бул булак түздөн-түз MATLAB eğitim kitabı эмес жана tam булак kodu yayımlamamaktadır. Buna rağmen simülasyon yapısı MATLAB öğrenen biri үчүн son derece öğreticidir.

Birinci ders: parametre taraması. Tek бир басым катышы yerine 4, 6, 8, 10... сыяктуу diziler үстүндө aynı denklemler tekrar hesaplanabilir.

İkinci ders: çoklu senaryo analizi. Aynı hesap Naphthalene, CNG, LNG жана Kerosene үчүн өзүнчө өзүнчө çalıştırılabilir.

Üçüncü ders: koşullu hesap. Buhar üretimi үчүн температура koşulu sağlanıyorsa steam-cycle эсеби devreye girer.

Dördüncü ders: optimizasyon. Her taramanın sonunda en жогорку Worknet же натыйжалуулук değerinin кайсы басым oranında gerçekleştiği bulunabilir.

Beşinci ders: валидация. Yeni модель натыйжалары önceki yayımlanmış sonuçlarla aynı grafikte karşılaştırılabilir.

Altıncı ders: çok değişkenli görselleştirme. Булак 2B çizgilerin yanında өткөрүмдүүлүк, агым чыгымы жана скважинанын диаметри ilişkileri үчүн 3B MATLAB yüzey графиктерди de kullanmaktadır.

Yedinci ders: fizik менен kodu ayırmamak. MATLAB гана sayıları üretmektedir; кайсы denklemin kullanılacağı, кайсы parametrenin fiziksel катары anlamlı экендиги жана sonucun geçerli olup эмес экендиги термодинамикалык modele bağlıdır.

Изилдөөнүн ыкмасы жана натыйжалары

Изилдөөнүн дизайны

Çalışma tamamen hesaplamalı/simülasyon temellidir. Fiziksel бир santral үстүндө yeni deneysel test же yeni геотермалдык saha ölçümü gerçekleştirilmemiştir.

İki негизги модель grubu колдонулган:

1. Farklı отундар үчүн айкалышкан цикл энергия-эксергия modeli.
2. Jeotermal/hibrid sistemler үчүн эксергия, энтропиянын пайда болушу жана recovery-factor modeli.

CCPP өзгөрмөлөрү

• Yakıt: Naphthalene, CNG, LNG, Kerosene
• AFR: 50, 55, 60
• Basınç катышы: temel analizlerde болжол менен 4–20; bazı TIT optimizasyonlarında 30'a чейин
• TIT: 1400–1600 K
• Bypass: \(z_a=0–0,5\)
• Ortam температурасы: temel кирүү 288 K; karşılaştırmalarda 306 K анын ичинде

AFR=50 үчүн түздөн-түз таблицадагы маалыматтардан үч мисал

Naphthalene, bypass менен

Бул таблица optimumun эмне үчүн гана “en жогорку басым катышы” anlamına gelmediğini gösterir. 18'den 20'ye çıkıldığında toplam Worknet çok hafif gerilemektedir.

CNG, AFR=50, bypass менен

LNG, AFR=50, bypass менен

Burada dikkat edilmesi gereken бир булак özelliği vardır: Table 6'daki PR=8 үчүн Worknet3 değeri 463,7222 iken Figure 8(a) metni “оптималдуу Work output” катары LNG үчүн 441,5852 жана PR=12 değerini vermektedir. Бул, kaynağın kendi таблица жана оптималдуу özet anlatımı арасында görülen бир başka iç tutarsızlıktır. Verianla эки değeri birbirine dönüştürmemekte же birini gizlememektedir.

Бул таблица–сүрөт айырмасы эмне үчүн маанилүү?

İnsanların MATLAB öğrenmesi жагынан tam da бул noktalar değerlidir. Бир MATLAB çıktısı oluşturulduğunda гана grafiğe bakmak yeterli эмес. Optimum değer:

• ham натыйжа dizisinden,
• tablodan,
• grafikten,
• metin ичинде raporlanan sonuçtan

birbirinden bağımsız катары kontrol edilmelidir.

Örneğin бир dizi үчүн MATLAB'da maksimum değer seçilmişse, maksimumun indeksinin doğru басым oranıyla eşleştiği мындан тышкары kontrol edilmelidir. Булак kod paylaşılmadığı үчүн бул өзгөчө tutarsızlığın nedeni belirlenememektedir.

Валидациянын натыйжалары

Булактын валидация grafiklerinde:

• басым катышы arttıkça газ турбинасы egzoz температурасы düşmektedir;
• spesifik эксергиялык бузулуу басым oranıyla yükselmektedir;
• компрессор spesifik işi басым oranıyla yükselmektedir;
• mevcut MATLAB натыйжалары karşılaştırılan yayımlanmış hesap sonuçlarına жакын seyretmektedir.

Yazar бул farkları spesifik иш жана эксергия ölçütlerinde болжол менен %5'in астында/çevresinde kabul edilebilir катары değerlendirmektedir.

Булактын айкалышкан цикл боюнча негизги натыйжалары

1. LNG, incelenen parametre setlerinde оптималдуу иш жана натыйжалуулук жагынан birçok noktada öne çıkmıştır.
2. Ekserji натыйжалуулугу энергия veriminden көбүрөөк төмөн raporlanmıştır.
3. Yanma odasından HRSG'ye ысык газ bypass edilmesi birçok иш noktasında toplam sonucu artırmıştır.
4. TIT artışı genel катары энергия жана эксергия performansını yükseltmiştir.
5. CNG жана LNG көбүрөөк жогорку TIT koşullarında көбүрөөк кеңири басым катышы bölgelerinde çalışabilir görünmektedir.
6. HRSG'deki tersinmezlik айлана-чөйрөнүн температурасы yükseldiğinde artabilmektedir.

Геотермалдык моделдин негизги натыйжалары

1. Basınç, оптималдуу масса агымы жана minimum entropi üretimini değiştirmektedir.
2. Kesit/geometri parametreleri энтропиянын пайда болушу үстүндө маанилүү etkiye sahiptir.
3. Ortam температурасы оптималдуу агым чыгымы, çap, энергия натыйжалуулугу жана эксергия verimini etkiler.
4. Jeotermal булак температурасы yükseldiğinde sistemin пайдаланылуучу энергия potansiyeli genel катары yükselmektedir.
5. Permeabilite recovery factor davranışında temel parametrelerden biridir.
6. Sıcak su температурасы recovery factor sonuçlarını айкын түрдө değiştirmektedir.
7. Kuyu çapı değişimi модель sonuçlarını olumlu yönde etkileyebilmektedir.
8. Su debisi көбөйгөндө теориялык/pratik эксергия büyüklükleri күчтүү түрдө yükselmektedir.

Изилдөөнүн күчтүү жактары

• Enerji жана эксергия analizini birlikte ele alması.
• Dört yakıtı жана үч AFR düzeyini karşılaştırması.
• Basınç катышы жана TIT etkisini taraması.
• Bypass жана bypass колдонулбаган çevrimi өзүнчө göstermesi.
• MATLAB modelini önceki yayımlanmış sonuçlarla karşılaştırması.
• Jeotermal tarafında tek parametre yerine басым, Reynolds саны, geometri, температура, агым чыгымы жана permeabiliteyi birlikte incelemesi.
• 2B жана 3B MATLAB görselleştirmelerini кеңири түрдө kullanması.

Изилдөөнүн маанилүү чектөөлөрү

• Yüklenen sürüm hakem değerlendirmesinden geçmemiş бир preprinttir.
• Analiz сандык/teoriktir; yeni saha же santral deney verisi yoktur.
• MATLAB булак kodu yüklenen metinde yayımlanmamıştır.
• Bazı denklemlerin basılı gösteriminde operatör/parantez belirsizlikleri бар.
• Toplam натыйжалуулук үчүн kullanılan bazı formülasyonlar kaynakta alışılmış термодинамикалык tanımlarla aynı түрдө sunulmamaktadır.
• Tablo жана сүрөт оптималдуу değerleri арасында bazı iç tutarsızlıklar vardır.
• Bazı температура жана sayı ifadelerinde yazım/format bozuklukları vardır.
• Yakıt karşılaştırmaları ekonomik maliyet, чыныгы эмиссия kimyası, турбина malzemesi ömrü жана tam tesis kontrol dinamiğini kapsamamaktadır.
• Jeotermal rezervuar чыныгы бир saha kalibrasyonuyla doğrulanmamıştır.
• Recovery factor bölümünde bazı kavram/eksen adlandırmaları birbiriyle tam uyumlu эмес.

MATLAB жагынан эң маанилүү илимий сабак

Бул makalenin Verianla жагынан belki de en öğretici yönü, MATLAB'da график üretmenin tek başına илимий валидация olmadığıdır.

Бир mühendislik simülasyonunda doğru иш zinciri:

1. Fiziksel sistemi tanımlamak,
2. denklemleri birim жагынан kontrol etmek,
3. кирүү parametrelerinin aralıklarını belirlemek,
4. MATLAB'da parametre taramasını gerçekleştirmek,
5. натыйжа dizilerini saklamak,
6. оптималдуу değerleri түздөн-түз сандык diziden çıkarmak,
7. tablolarla grafiklerin aynı sonucu verdiğini doğrulamak,
8. başka çalışmalar же deneylerle validasyon yapmak,
9. son катары fiziksel yorumu yapmak

olmalıdır.

Бул булак, чоң miktarda MATLAB simülasyon çıktısı üretirken aynı zamanda илимий yazılımda натыйжа doğrulamanın эмне үчүн zorunlu экенин da istemeden çok iyi gösteren бир örnektir: таблица, график жана metin арасында uyuşmazlık varsa гана çizginin güzel görünmesi yeterli эмес.

Булак жана ыкма боюнча эскертүү

Tam özgün иш 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 иш.

Eş katkı/eş birinci yazar: Uygulanabilir эмес.

Sorumlu yazar: Rajesh Kumar.

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

Булак türü: MATLAB tabanlı термодинамикалык simülasyon жана optimizasyon preprint'i.

Platform: SSRN.

SSRN kimliği: 6269403.

DOI: 10.2139/ssrn.6269403.

SSRN tarihi: 19 Şubat 2026.

Hakemlik durumu: Бул иш hakem değerlendirmesinden geçmemiş бир preprinttir; натыйжалары бул yayın aşaması dikkate alınarak değerlendirilmelidir.

Daha sonraki hakemli yayın: Çalışmanın geliştirilmiş/yayımlanmış sürümü “Exergetic investigation of combined cycle power plant for оптималдуу 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: Бул Verianla makalesindeki denklemler, график yorumları, MATLAB simülasyon değerleri, CCPP tabloları жана геотермалдык sonuçların tamamı kullanıcının yüklediği SSRN preprint sürümüne dayanmaktadır. Daha sonraki hakemli yayın гана bibliyografik durumun doğrulanması amacıyla belirtilmiş; ondan илимий натыйжа aktarılmamıştır.

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

Finansman: Yüklenen preprintte açık бир finansman beyanı tespit edilmemiştir.

Veri/kod erişilebilirliği: Çalışma MATLAB kod simülasyonları kullandığını белгилейт; бирок yüklenen sürümde kamuya açık tam MATLAB kod deposu же tam script listesi gösterilmemektedir.

Yazar katkıları: Yüklenen preprintte өзүнчө CRediT katkı beyanı bulunmamaktadır.

Lisans/telif: Yüklenen preprintte görseller үчүн açık yeniden kullanım lisansı doğrulanmamıştır. Бул nedenle Verianla makalesinde özgün булак grafiklerinin birebir kopyaları kullanılmamış; kesin булак sayıları görünür HTML tabloları жана Verianla Live маалымат yapılarıyla sunulmuştur.

Булак içi tutarlılık notu: Makalede bazı denklem gösterimleri, оптималдуу басым катышы cümleleri, TIT=1600 K Naphthalene энергия натыйжалуулугу yazımı жана bazı таблица/сүрөт оптималдуу değerleri арасында iç uyuşmazlıklar бар. Bunlar sessizce düzeltilmemiştir.

Temel yöntemsel sınır: Çalışma бир simülasyon/modelleme araştırmasıdır. Gerçek santral işletme performansı, чыныгы геотермалдык saha üretimi, ekonomik fizibilite, uzun dönem malzeme dayanımı же чыныгы saha emisyonlarının түздөн-түз kanıtı катары yorumlanmamalıdır.