Termodinamik Yazıları (On Thermodynamics)    Taner Derbentli

             Bu sayfada termodinamikle ilgili kısa yazılarımı bulacaksınız.
             (On this page you will find short articles that I will write on thermodynamics)
            

 Ekserji Ekonomisi                                               Exergy Economics

                 
     Ekserji ekonomisi 1970’ li yıllardan başlayarak termodinamiğin önemli araştırma alanlarından biri olmuştur. Ekserji ekonomisi süreçlerin ve ürünlerin ekserji kullanarak maliyetlerinin belirlenmesini öngörür. Böylece süreçlerin maliyet akışları eniyilenebilir ve ürünlerin en düşük maliyetleri bulunabilir. Bu konuda öncü çalışmalar 1970’ li yıllarda Evans, R., Tribus, M.,Gaggioli, R., Wepfer, W. Sussmann , M. , El-Sayed, Y. ve Szargut, J. tarafından yapılmıştır. Kuşkusuz bu liste genişletilebilir. Benim bu alana ilgim 1998 yılında Boğaziçi Üniversitesi’nde, ‘Design of Thermal Systems’ dersini veren Prof. Dr. Özer Arnas’ ın, ABD’ ye dönerken bu dersi bana devretmesi ve Bejan, Tsatsaronis ve Moran’ ın ‘Thermal Design and Optimization’ adlı kitabını armağan etmesiyle başlar. Bu tarihten sonra emekli olduğum 2015 yılına kadar bu alanda araştırmalar yaptım, Boğaziçi Üniversitesi’ nde lisans ve İTܒ de yüksek lisans dersleri verdim. Dersin kapsamı, ekserjinin tanımı, fiziksel ve kimyasal ekserjinin hesaplanması, mühendislik süreçlerinin ekserji çözümlemeleri, mühendislik ekonomisinin temel bilgileri, maliyet denge denklemi ve ekserji ile ilişkilendirilmesi, termoekonomik eniyileme ve “pinch” teknolojisi olarak özetlenebilir. Yaralandığım temel kitaplar Bejan, Tsatsaronis ve Moran’ ın yukarıda belirttiğim kitabı ile Kotas’ ın ‘The Exergy Method of Thermal Plant Analysis’ adlı kitaplarıydı.
     Fiziksel ekserji entalpi ve entropiden oluşan karma bir özeliktir ve bir referans sıcaklığı ve basıncına göre belirlenir. Kimyasal ekserji ise sistemin kimyasal bileşiminin, standart referans atmosferin bileşiminden farklılığının bir ölçüsüdür. Standart referans atmosferin tanımlanmasında J. Ahrendts’ in büyük katkıları olmuştur.
     Ekserji ekonomisi bileşik ısı-güç üretimi veya kojenerasyon konusunda da kapsamlı bir araştırma alanı bulmuştur. Bu araştırmanın başlangıcı C. Frangopoulos, G. Tsatsaronis, A. Valero ve M. Von Spakovsky‘ nin, üzerinde çalıştıkları yöntemleri sınamak için tanımladıkları, adlarının baş harflerinden oluşan CGAM problemine dayanır. CGAM problemi basit bir bileşik ısı-güç üretim modelidir. Yukarıda belirtilen araştırmacılar ve daha birçokları temoekonomik optimizasyona ilişkin yaptıkları CGAM problemini kullanarak karşılaştırmışlardır. Bu problemde hesaplanması istenen temel parametreler, bileşik ısı-güç sisteminde üretilen elektrik ve ısının birim ekserji maliyetleri olmuştur.
     Türkiye’ de bu alandaki çalışmalar ‘Türk Isı Bilimi ve Tekniği Derneği’ ile ‘International Center for Applied Thermodynamics’ adlı kuruluşların düzenledikleri toplantılarda ve çıkardıkları dergilerde sunulma ve yayımlanma olanağı bulmuştur.
     Konu ile ilgilenenler, google veya benzeri bir arama motorunda, ‘exergoeconomics’ veya ‘thermoeconomics’ anahtar sözcüklerini girerek çok sayıda kaynağa erişebilirler.
    
                       (9 Şubat2018)
          Exergy economics has become one of the important research fields in Thermodynamics, starting from 1970’s. Exergy economics attempts to determine the cost flow of processes and cost of products by using exergy. This allows engineers to optimize processes and minimize costs. The pioneering work in this field were done by Evans, R., Tribus, M.,Gaggioli, R., Wepfer, W. Sussmann , M. , El-Sayed, Y. ve Szargut, J. İn 1970’s. This list can undoutably be expanded. My personal interest in this field started when I overtook the course ‘Design of Thermal Systems’ given by Professor Özer Arnas in the Boğaziçi University in 1998 who was returning to the US. He also gave me a book named ‘Thermal Design and Optimization’ written by Bejan, Tsatsaronis and Moran. From that date to my retirement in 2015, I did research in this area and gave an undergraduate course in the Boğaziçi University and a graduate course at Istanbul Technical University on this topic. The outline of the course was briefly as follows : Definition of exergy, calculation of physical and chemical exergies, exergy analysis of engineering processes, basic formulations of engineering economy, the cost balance equation and its relation to exergy, thermoeconomic optimization and pinch technology. The textbooks that I used for this course were the book by Bejan, Tsatsaronis and Moran that I mentioned above and ‘The Exergy Method of Thermal Plant Analysis’ by Kotas.
     Physical exergy is a property containing enthalpy and entropy and is determined with respect to a reference temperature and pressure. Chemical exergy is a measure of the deviation of the chemical composition of a system from the standard reference atmosphere. J. Ahrendts made important contributions to the definition of the standart reference atmosphere.
     Exergy economics also found a wide area of reseach in the field of cogeneration. The beginning of this research goes back to the definition of the CGAM problem by C. Frangopoulos, G. Tsatsaronis, A. Valero ve M. Von Spakovsky . CGAM problem is a simple cogeneration model. The name comes from the initials of the above mentioned scientists. Above mentioned scientists and many more tested and compared the result of their thermoeconomic optimization studies by using the CGAM problem. The basic parameters that are calculated in this problem are the the costs per unit of exergy of thermal energy and electricity produced in a cogeneration system.
     In Turkey, studies in this field were presented in the Journals published and conferences arranged by the ‘Society of Turkish Thermal Sciences and Technology’ and ‘International Center for Applied Thermodynamics’.
     Those who are interested in the topic may reach an amplitude of resources by looking in the google or a similar search motor, by entering the keywords, ‘exergoeconomics’ or ‘thermoeconomics’.
          
                   (February 9, 2018)