Tez No	İndirme	Tez Künye	Durumu
376722		A novel control strategy for an organic rankine cycle based on regulating the mass distribution in the system / Organik rankine çevrimi için sistemdeki kütle dağılım düzenine dayanan özgün bir kontrol stratejisi Yazar:MOSLEM YOUSEFZADEH Danışman: DOÇ. DR. ERAY UZGÖREN Yer Bilgisi: Orta Doğu Teknik Üniversitesi / ODTÜ Kuzey Kıbrıs Kampüsü-Fen Bilimleri Enstitüsü / Sürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı Konu:Enerji = Energy Dizin:	Onaylandı Yüksek Lisans İngilizce 2015 112 s.
Bu tez, tasarım koşullarından farklılaşan durumlar için kendi kendini düzenleyebilen bir organik Rankine çevrimi (ORÇ) için yeni bir kontrol sistemi oluşturmaktadır. Bunun için geniş kapsamlı bir sayısal yöntem geliştirilmiş ve bu yöntem sistemin kütle ve enerji korunması ilkeleri doğrultusunda doğrulanmış ve literatürde bulunan deneysel çalışmalar ile onaylanmıştır. Geliştirilen yöntemin esas özelliği, sistem bileşenlerinde bulunan akışkanın kütle dağılımına göre sistem basınç seviyelerini hassas bir şekilde tahmin edebilmesidir. Özellikle, belirli bir miktarda akışkan yüklenebilen bir sıvı toplama deposu yönteme dahil edilmiş ve depo, kütle dağılımının ve basıncının zamana bağlı değişimlerini yakalamak için kondansatörün bir parçası olarak kabul edilmiştir. Yöntem üzerinden gerçekleştirilen simülasyonlar, depoda toplanan sıvı miktarı ile depodaki soğuma miktarının deponun durumu ve hatta tüm sistemi temsil ettiğini göstermiştir. Bu ikisini birleştiren bir tank parametresi oluşturulmuş ve bu parametre ara değişken olarak kullanarak evaporatör çıkışındaki ısıtma derecesini izleyen kademeli bir kontrol sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen kontrol sistemi, genişleticinin dönme hızını ayarlayarak kondansatörün girişindeki ısınma seviyesini düzenlemeyi amaçlamaktadır. Ayar noktası, doymuş karışım bölgesinde sıcaklık sensörleri için oluşan kör bölgeyi önlemek için kondansatörün çıkışında küçük seviyede ısınma olduğunu varsayarak seçilmiştir. Çevrim kör bölgeye girdiğinde, kontrol sisteminin genişleticinin dönme hızını artırması gerekmektedir ancak bu artışın miktarını sadece tank parametresi ile yapılması kararsızlığa sebep olabilir. Kör bölge sorunun iki olası çözümü önerilmektedir. Bunlar; sisteme dayalı önceden tanımlanmış artış oranları veya evaporatör ve kondansör basınç düzeylerine göre artış oranları olarak belirlenmiştir. Sisteme dayalı artış oranları sistemi kararsızlığa sürükleyebiliceği düşünülmüş, basınç seviyelerini kullanan sistemin ise ani olmayan değişimler için kendini düzenleyebildiği sayısal simülasyonlar yoluyla gösterilmiştir. Buna ek olarak, kontrol sistemi kullanarak simüle edilen ORÇ literatür ile karşılaştırıldığında, %15'e varan seviyelerde daha fazla güç üretebildiği gösterilmiştir.
This thesis devises a new control system for an organic Rankine cycle (ORC) so that it can regulate its states in case they depart from its design conditions. A new complete numerical model is implemented which is verified considering mass and energy conservation of the overall system, and validated against an experimental benchmark study found in the literature. The developed model's novelty is its capability of estimating pressure levels based on the mass distribution of the working fluid along system's subcomponents. In particular, a liquid receiver tank that contains a fixed supply amount of working fluid is considered as part of the condenser to capture the mass distribution of the system and pressure variations in time accurately. Simulations revealed that the level of liquid and the sub-cooling in the liquid receiver are related and can be used as an indicator for the state of the liquid receiver. In fact, the state of the liquid receiver reflects the state of the system. A cascade control system is devised based on a strategy that tracks the degree of superheating using a tank parameter as the middling factor, which is defined using both the level of liquid and the degree of sub-cooling in the liquid receiver. The developed control system aims to regulate the degree of superheating at the outlet of the expander close to a set-point by changing the rotational speeds of the expander. The set point is selected in a way that at least a small superheating exists to avoid a blind zone for temperature sensors within the saturated mixture region. If the cycle falls into the blind zone, the control system starts relying solely on the tank parameter which suggests an increase in the expander's rotational speed. Two possible remedies to avoid the blind zone problem is suggested; predefined system specific rates of increase and based on evaporator and condenser pressure levels. There is a risk that the system can become unstable as the predefined system specific rate can add a high disturbance while utilizing condenser pressure levels, even though limited to smooth changes, are shown to self-regulate the ORC cycle successfully through numerical simulations. In fact, the power output with the devised control system is improved by up to 15% for the cases considered in the benchmark study.