EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF DOMESTIC DISHWASHER GREYWATER THERMAL ENERGY RECOVERY BY COMPACT HEAT EXCHANGER

Abstract

ABSTRACT

In this study, we investigated to recover heat energy by a heat exchanger which is in two different type is used from the greywater of the dishwasher to heat the tap water comes to the dishwasher during the washing process. We aimed to get saving from the consuming energy of dishwasher to heat water during the dishwashing process. Shell and tube, and shell and wire on tube type heat exchangers separately connected to the dishwasher during experimentations. Experiments were completed on the device, in two cases that were unloaded and loaded and in three different dishwashing programs such as economy, quick and intense. The saving rate was dependently compared and estimated for each program, type of attached heat exchanger and the load condition of the dishwasher. As a result, in unloaded case by the attachment of shell and tube heat exchanger, the saving rate were calculated about 1.49%, 1.90%, and 2.71% for programs in the order as economy, quick and intense. In loaded case, the same experiments were repeated, and the saving rates were determined about 1.65%, 1.27%, and 4.17%. Then, we had changed the heat exchanger with shell and wire on tube type, and in the unloaded case the experiments were repeated to get the new configuration energy saving performance. For the case, the saving rates were assessed about 13.10%, 13%, and 16.68%, in some washing program order. Lastly, dishwasher was fully loaded again, and the experiments were done in the same order. The energy efficiency increase was gotten in this new configuration were reached about 14.11%, 15.48% and 15.70% for three programs. The average energy consumption of dishwasher with heat exchanger attachment under loaded case was calculated by estimating the average of three different programs dependently the usage habit of an average family under loaded case. Annual, 280 washing cycle consumption of an average family were determined about 51 kWh. The economic value of this saving approximately equals to $ 5.61 for per device by heat recovery application. The estimated price of the equipping a dishwasher with a heat exchanger approximately is $ 35. The payback period could be estimated about at least 6.2 years. By the saving of electricity, annual carbon emission of a dishwasher could be eliminated about 18.83 kg annually for per machine, too. The indirect positive effect of this study raising the awareness about the possibility of wasted energy recoverability from dishwashers to the producers and researchers who are busy to decrease energy consumption of these goods. ÖZET

Bu çalışmada, yıkama işlemi sırasında bulaşık makinesine alınan şebeke suyuna iki farklı ısı eşanjörü kullanarak bulaşık makinesi atık suyunun ısıl enerjisinin geri kazanımını araştırdık. Bulaşık yıkama sürecinde bulaşık makinesinin suyu ısıtmak için tükettiği enerjiden tasarruf sağlamayı amaçladık. Gövde borulu ısı değiştirici ve gövde borulu tel kanatlı ısı değiştirici olmak üzere ayrı ayrı bulaşık makinesine bağlanan eşanjörlerle deneyler tamamlanmıştır. Deneyler makinenin yüklü olmadığı ve yüklü olduğu iki farklı durumu ve üç farklı ekonomi, hızlı ve yoğun programları için tamamlandı. Tasarruf miktarı her bir programa, bağlanan ısı değiştiricinin türüne ve bulaşık makinesinin yüküne bağlı olarak karşılaştırıldı ve değerlendirildi. Sonuçta, bulaşık makinesinin yüklü olmadığı ve gövde borulu ısı değiştiricinin makineye bağlandığı durum için sağlanan tasarruf oransal miktarı yaklaşık olarak %1,49, %1,90, ve %2,71 olarak ekonomi, hızlı ve yoğun programları için hesaplandı. Yüklü durum için, aynı deneyler tekrarlandı ve tasarruf oransal miktarları %1,65, %1,27, ve %4,17 olarak belirlendi. Sonra, ısı değiştiricini gövde borulu tel kanatlı ısı değiştirici ile değiştirdik ve deneyleri bu yeni durum için makinenin yüklü olmadığı durumda tekrarlayarak enerji tasarrufu performansını elde ettik. Bu durumda, tasarruf oransal miktarları yaklaşık %13,10, %13, ve%16,68, olarak aynı program sırası ile belirlendi. Son olarak bulaşık makinesi tamamen yüklenerek deneyler aynı sırada tekrarlandı. Enerji verimindeki artış, bu yeni durumda yaklaşık%14,11, %15,48 ve %15,70 değerlerine üç farklı program için ulaştı. Bulaşık makinesinin ısı eşanjörü bağlantısı ile ortalama enerji tüketimi sıradan bir ailenin kullanım alışkanlıklarına bağlı olduğu için üç farklı programın enerji tüketimi ortalaması alınarak hesaplandı. Yıllık, ortalama bir ailenin 280 çevrim bulaşık yıkama süreci için enerji tüketimi 51 kWh olarak belirlendi. Enerji geri kazanımı ile tasarruf ekonomik değeri makine başına yaklaşık $ 5,61 olarak belirlendi. Bir bulaşık makinesinin ısı değiştirici ile donatımı yaklaşık olarak $ 35 olarak değerlendirilmektedir. Geri ödeme süresi 6,2 yıl olarak belirlenir. Yıllık makine başına 18,83 kg karbon emisyonunun elimine edilmesi elektrik tüketiminden sağlanan tasarruf ile mümkün olabilir. Çalışmanın dolaylı pozitif katkısı, bulaşık makinesi atık ısının geri kazanılabilirliği konusunda beyaz eşyaların enerji tüketiminin azaltılması konusuna ilgi duyan üreticiler ve araştırmacılarda farkındalığın artırılması ve katkı sunmasıdır.