FBE- Isı Akışkan Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/51
Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, sadece yüksek lisans düzeyinde eğitim vermektedir. Isı-Akışkan Programı Termodinamik, Akışkanlar Mekaniği ve Isı Geçişi konularında ileri seviyede araştırma, geliştirme ve öğretim faaliyetleri yapan bir programdır.

Gözat

Yazar "Altunacar, Tugay" ile FBE- Isı Akışkan Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Amonyaklı soğutma sistemi tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Altunacar, Tugay ; Parmaksızoğlu, İsmail Cem ; 634591 ; Isı Akışkan
    Soğutma endüstrisinde 20.yy ile birlikte sentetik soğutkanların ortaya çıkmasıyla eğilim CFC ailesinin soğutkanlarına doğru idi. Lakin bu yüzyılın sonlarına doğru gelen şikayetler değerlendirilerek Montreal'de soğutkanların geleceğiyle ilgili önemli kararlar alındı. CFC grubunun ozon tüketme potansiyeli ve sera etkisine sebep olması sebebiyle kullanımı yasaklandı. Geçiş döneminde ise en yaygın grup olarak HCFC ailesi kullanıldı. Moleküle H atomunun ilavesiyle nispeten ODP değerinde düşüş sağlanmıştı. Lakin Cl'un bulunması sebebiyle hala ozonla reaksiyon oluşturması ve sera gazı etkisinin hala yüksek seviyelerde seyretmesi HCFC ailesinin de kademeli olarak azaltılmasını ve 2030 yılında kaldırılmasını şart koşuyordu. Klor içermeyen HFC grubu ise ODP 0 değeri ile ozona zarar vermezken, sera etkisi değeri hala yüksek mertebelerdedir. Yönetmelikler gereği HFC grubunun da önümüzdeki yıllarda kullanımını azaltmaya yönelik programlar oluşturulmaktadır. Çevreye yönelik alınan bu önlemler ve programlar tekrardan doğal soğutkanları endüstriyel alanda kullanıma itmiştir. Bu akışkanlardan biri de amonyaktır. R717 olarak adlandırılan amonyak ozon tüketme potansiyeli ve sera etkisi olmaması sebebiyle çevresel etkiler bazında oldukça dikkat çekmektedir. Keza amonyağın kullanıldığı sistemlerde enerji verimliliğinin de yüksek olması soğutkanlar içerisinde amonyağı tercih edilebilir nitelikte kılıyor. Ancak güvenlik problemleri sebebiyle, kullanımı belli alanlarla kısıtlanmış durumdadır. Çevre dostu olması ve verimli sistemler vermesi ile projenin geliştirilmesine yönelik motivasyon oluşturan R717 ile buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tipik olarak bir buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi, kompresör, yoğuşturucu, kısılma vanası ve buharlaştırıcı içerir. Bu bağlamda kompresör olarak açık tip pistonlu bir kompresör, ısı değiştiricisi olarak plakalı ısı değiştiriciler ve kısılma vanası olarak termostatik kısılma vanası tercih edilmiştir. Bir soğutma sisteminin işlevini yerine getirebilmesi için sistem yardımcı elemanlara da ihtiyaç duyar. Bu yardımcı elemanların tayininde de çevrimde kullanılacak olan soğutucu akışkanla uyumu önemli bir faktördür. R717'nin yağ ile karışmama ya da çok az karışma durumundan kaynaklı bir yağ ayırıcı düşünülmüştür. Kompresör ile yoğuşturucu arasında, akışkanın az bir miktarı by-pass hattına ayrılır. Sıcaklık kontrollü su vanası, basınç düşürücü vana ve basınç dengeleme hattı ile basıncın düzenlenmesi sağlanır. Sıvı deposu ile herhangi bir arıza da akışkanın depolanabileceği bir yer mevcut olur. Devrede bulunan filtre-kurutucular ile nem, çapak, tortu vs. gibi maddelerin tutulması sağlanır. Gözetleme camları ile akışkanın faz durumu gözlemlenir. Kompresöre sıvı girişini önlemek için de buharlaştırıcıdan sonra sıvı ayırıcı konulur. Soğutma devresi tasarımında ana ve yardımcı elemanların seçim işlemine kompresör seçimi ile başlanmıştır. Adı üstünde buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi olduğu için, sıkıştırma işlemini gerçekleştiren kompresör soğutma sisteminin en önemli elemanıdır. Bu çalışmada, seçilen kompresöre girdi değerler vererek teorik olarak performans tabloları oluşturulmuştur. Bitzer'in yazılım programıyla çalıştırılan sistemden COP, soğutma kapasitesi gibi parametrelerin çıktıları alınmıştır. Aynı zamanda buharlaşma ve yoğuşma sıcaklıklarına bağlı olarak Bitzer'in verdiği kübik fonksiyon soğutma kapasitesi, kütle debisi, kompresör tarafından çekilen güç için farklı sabitlerle ifade edilerek oldukça faydalı bir bağıntı oluşturur. Bu parametrelerin buharlaşma ve yoğuşma sıcaklığıyla değişimi gözlenmiştir. Girdi değerleri CoolPack programında da girilerek aralarında bu iki paket program hakkında bir kıyaslama yapılmıştır. Kıyaslama gerçekleştirilirken CoolPack'de girdi değerlere Bitzer programının verdiği soğutma kapasitesi sonucu olan 22.1 kW da girilir. Sonuçların paralel olduğu görüldükten sonra aşırı soğutma ve aşırı ısıtma işlemlerinin etkisini görmek için CoolPack'te sıcaklık değerleri değiştirilerek COP, kütle debisi, kompresör tarafından çekilen güç kıyaslaması yapılmıştır. İkinci yasa verimi de dört farklı durum için kıyaslanmıştır. Deneysel süreçte 16 farklı ölçüm alınarak soğutma kapasitesi, kompresör tarafından çekilen güç, COP gibi parametrelerin ölçümü gerçekleşmiştir. Kompresör tarafından çekilen gücün tayininde analizör, soğutma kapasitesinin belirlenmesinde sistem suyunun hacimsel debisini ölçen akış ölçer ve sistem suyu sıcaklıklarını belirleyen sıcaklık sensörü kullanılmıştır. Emme ve basma tarafından alınan gösterge basınç değerleriyle belirli kabuller alınarak her noktada iki yeğin özelik tespit edilmiştir. Yeğin özelikler tespit edilerek, ana elemanlar olan kompresör, yoğuşturucu, kısılma vanası ve buharlaştırıcıdan geçen soğutucu akışkanın kütle debisi hesaplanmıştır. Ölçüm cihazlarının hassasiyetleri sebebiyle deneysel bulguların hatalarını analiz etmek için belirsizlik analizi kullanılmıştır. Deneylerde 16 farklı ölçüm ile tespit edilen gösterge basınçlarından buharlaşma ve yoğuşma sıcaklığına geçilerek teorik ve deneysel akışkan miktarı kıyası gerçekleştirilmiştir. Bitzer'in sağladığı kübik fonksiyonda ölçümlerde tespit edilen buharlaşma ve yoğuşma sıcaklıkları girilerek, kütle debisi, COP, kompresörden çekilen güç ve soğutma kapasitesi teorik olarak belirlenmiştir. Birinci yasa verimini simgeleyen COP değeri teorik durumda deneylere göre daha fazladır. Soğutma kapasitesi değerleri ise teorik ve deneysel durumda yaklaşık olarak benzer profil göstermiştir. En fazla akışkan debisinin kompresörden, en düşük miktarın buharlaştırıcıdan geçtiği görülmüştür. İkinci yasa verimi için ise deneylerde alınan 16 ölçüm arasında kıyaslama yapılmıştır ve en verimli durum son ölçümde gerçekleşmiştir. Ölçüm sonuçları değerlendirildiğinde, sistemin bir rejim noktasının olduğu ve bu rejime erişinceye kadar enerji verimliliğinin arttığı, rejim noktasını aşınca verimlilik değerinin azaldığı görülmektedir.