Application of Thermoacoustic Heat Pumps to Distillation Columns

Abstract

Heat pumping technologies are one of the main energy saving method used in bulk distillation columns. Espacially in petrochemical industry different configuration of heat pumps have been suggested and applied. Nowadays, thermoacoustic heat pumps (TAHP) have been suggested as an alternative to the widely used compression heat pumps (CHP). In this regard, application of thermoacoustic heat pumps to the distillation columns was studied along with their effiency and economic. In order to eveluate use of THAP in diffrent temperatures and temperature slopes, it was applied to three different distillation columns. Thanks to this applications the acustic energy, electrical energy demand and the area requirement were identified. Based on the results obtained from the application of TAHP, the operating cost of TAHP and the cooling-heating costs were compared with the most common conventional heat pump (compression heat pump). The economic analysis was carried out according to energy demand of THAP.

Isı pompalama teknolojileri distilasyon kolonlarında kullanılan en yaygın enerji tasarruf yöntemlerinden bir tanesidir. Özellikle petrol endüstrisinde çok sayıda ısı pompası konfigürasyonu önerilmiş ve kullanılmıştır. Hali hazırda sıkça kullanılan buhar basınçlı ısı pompalarına alternatif olarak Termoakustik ısı pompaları (TAHP) önerilmiştir. Bu çalışma kapsamında TAHP verimliliği ve maliyet analizleri yapılmıştır. Termoakustik ısı pompalarının farklı sıcaklıklarda ve sıcaklık yükselmelerindeki doğru analizini yapabilmek için, termoakustik ısı pompaları üç faklı distilasyon kolonuna uygulanmıştır. Bu uygulamalar neticesinde gerekli olan akustik enerjiler, elektrik enerjileri ve gerekli alanlar belirlenmiştir. Termoakustik ısı pompalarının uygulanması sonucu belirlenen işletim maliyetleri, buhar basınçlı ısı pompaları gibi geleneksel ısı pompaları kullanılarak belirlenen işletim maliyetleri ve gerekli soğutma-ısıtma işlemleri için belirlenen maliyetler ile kıyaslanmıştır. Termoakustik ısı pompalarının işletim maliyeti, model kullanılarak belirlenen gerekli enerji ihtiyacı baz alınarak hesaplanmıştır.