Hermetik Pistonlu Soğutma Kompresörlerinde Muhafaza İçindeki Gaz Karışımının Deneysel Olarak İncelenmesi

Abstract

Hermetik kompresörlerde kapasite ve verim artışı için emme gazının silindire olabildiğince düşük sıcaklıkta alınması gerekmektedir. Normal uygulamalarda, buharlaştırıcıdan gelen soğutkanın bir kısmı muhafazada dolaştığı için yüksek sıcaklıktaki yüzeyler tarafından ısıtılmaktadır. Susturucuya ise bir miktar taze gaz ile birlikte muhafaza içinde bulunan yüksek sıcaklıktaki gaz da karışarak girmektedir. Susturucuya giren emme gazı, bu nedenle ısınmakta; soğutkan yoğunluğu azalmakta ve dolayısıyla sabit silindir hacmine daha az soğutkan alınmaktadır. Kompresör kapasitesi ve verimi direkt olarak kütlesel debiye bağlı olduğundan, kompresör kapasitesi ve verimi düşmektedir. Bu çalışmanın amacı; hermetik pistonlu soğutma kompresörlerinde emme gazının ısınmasının azaltılması için yeni yöntemlerin araştırılmasıdır. Bu çalışmada; kompresör dönüş borusundan gelen ve göreceli olarak düşük sıcaklıktaki taze gazın, muhafaza içindeki sıcak yüzeyler nedeniyle ısınmış olan, yüksek sıcaklıktaki gaz ile karışımının incelenmesine ve farklı deneysel teknikler kullanarak bu prosesin karakterize edilmesine çalışılmıştır. Susturucu girişindeki taze gaz oranının belirlenmesi amacıyla farklı çalışma şartlarında sıcaklık ölçümleri gerçekleştirilmiş, kompresörün çalışma basınç oranına bağlı olarak soğutkan debisi analitik olarak hesaplanmaya çalışılmış ve gaz karışımı prosesinin karakterizasyonunda kullanılabilecek yöntemlerden birisi olan PIV (Particle Image Velocimetry) tekniği ile aynı çalışma şartlarında akış görselleştirilmesi yapılmaya çalışılmıştır. Farklı teknikler kullanılarak yapılan bu çalışmalar sonucunda elde edilen bilgiler birbirleri ile karşılaştırılarak taze gaz karışımı prosesi karakterize edilmiştir.Heat transfer to suction gas in a hermetic reciprocating compressor has reverse effects on the compressor performance and efficiency. Superheating of the suction gas results in an increase of the specific volume and thereby mass flow rate. Thus, the specific power consumption of the compressor will increase. For this reason, any heat transfer to suction gas must be reduced and suction gas temperature must be low enough to improve the compressor efficiency and performance. Main heat sources to the superheated suction gas are i-) gas circulation inside the compressor shell, ii-) heat transfer to the gas in the suction muffler and iii-) heat transfer to the gas in the suction plenum. The main scope of the present study is to analyze the gas circulation effect on suction gas temperature between compressor suction pipe and inlet of the suction muffler. The applicable compressor design suction gas from the evaporator is dumped into the compressor shell, and is then drawn through the suction muffler into the compressor. In reciprocating compressors having close distance between suction pipe and suction muffler, the large portion of the refrigerant is sucked by the suction muffler. The other part of the refrigerant spills into the compressor shell and contacts the cylinder, motor and other high temperature surfaces. Then, superheated gas is mixed with fresh gas coming from evaporator and suction gas temperature increases at the inlet of the suction muffler. Theoretical estimates show that 10°C increase in suction gas temperature results in approximately a 3 percent decrease in compressor efficiency. In this study, we have proposed a new technique for investigation of gas circulation to decrease the suction gas superheating. In the experimental part of the study, flow visualization method is used to obtain flow patterns and flow vectors between suction inlet compressor and muffler inlet. P.I.V. (Partical Image Velocimetry) is used as a flow visualization method to visualize the gas circulation in hermetic shell.