Hermetik Pistonlu Kompresörlerde Kullanılan Emme Susturucusunun Sayısal İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, ev tipi buzdolaplarında kullanılan hermetik pistonlu kompresörlerin emme susturucusunun Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizlerinin yapılarak incelenmesi ve emme susturucusu geometrisinin akış açısından iyileştirilebilecek yönlerinin belirlenmesidir.Sayısal analizler Ansys-Fluent yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizlerde soğutucu akışkan olarak izobütan kullanılmıştır. Emme susturucusu üç boyutlu katı model geometrisi ile sınır şartı olarak kullanılmak üzere susturucu içinden geçen nominal soğutucu akışkan debi değeri ve susturucu cidar sıcaklıkları Arçelik A.Ş. tarafından deneysel verilerden sağlanmıştır. Çalışmanın ilk kısmında, susturucu katı model geometrisi akış analizlerine uygun hale getirilmiş ve sayısal analizler için uygun çözüm ağları oluşturulmuştur. Sürekli rejim şartlarına ait HAD analizleri gerçekleştirilerek soğutucu akışkanın susturucu giriş ve çıkışı arasındaki basınç düşümü elde edilmiştir.Çalışmanın ikinci kısmında zamana bağlı analizler gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerde, emme susturucusu çıkış kesiti sınır şartı için zamana bağlı deneysel basınç verileri kullanılmıştır. Validasyon kriteri olarak belirlenen kompresör ortalama kütlesel debi değeri, yapılan analizler sonucunda deneysel verilere göre %4 hata ile hesaplanmıştır. Elde edilen hız, basınç ve sıcaklık alanları, akım çizgileri ve bazı kesitlerdeki basınç çalkantılarının güç spektrumları incelenerek emme susturucusunun hem aerodinamik hem de aeroakustik yönden iyileştirilebilecek kısımlarına dair önerilerde bulunulmuştur. Yapılan iyileştirme sonucunda iki adet prototip katı model geometrisi önerilmiştir. Bu geometrilerdeki akış sayısal olarak incelenmiş ve aerodinamik olarak iyileşmenin sağlandığı tespit edilmiştir.

In this study, a three-dimensional numerical investigation of a suction muffler in a hermetic reciprocating compressor of a domestic refrigerator was performed using a finite volume based flow solver, Ansys-Fluent. Both the steady and unsteady numerical investigations were carried out. The solutions were validated with the experimental data which was previously obtained by Arçelik A.Ş. The basic suction muffler design, which was investigated in this thesis, was provided by Arçelik A.Ş. on account of compressor research and development (R&D). R600a was used as refrigerant fluid in all of the simulations. Incompressible flow assumption was used only in steady analyses. In order to achieve mesh independency in the analyses, several numerical grids were generated with different number of mesh elements. The pressure difference between the inlet and outlet boundaries of the suction muffler is obtained and compared with the experimental data to check the appropriateness of the steady analyses. A case study was carried out in an effort to assign a “good” turbulence model and suitable wall functions. This study also aims to be an initial step to a more complicated numerical studies. For these reasons, the FSI concept and contact modelling phenomenon was also investigated. Several test cases were generated and the deformation of a valve reed like thin solid body were studied under various conditions.