No-frost buzdolabı evaporatörlerinde karlanmanın etkileri

Abstract

Evaporator, buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimine göre çalışan ve buzdolabı kabinini soğutmak amacı ile kullanılan soğutma sistemi elemanıdır. Evaporatörde, soğutulmak istenen hava evaporator gövdesi dışından dolaştırılırken, ortam havasının ısısını çekmek için kullanılan soğutucu akışkan evaporator boruları içinden dolaştırılmaktadır. Buzdolabında eğer evaporator yüzey sıcaklığı, havanın içindeki su buharının donma sıcaklığının altında ise bu durumda evaporator yüzeyinde karlanma meydana gelecektir. Eğer kar yüzey sıcaklığı donma sıcaklığının altında kalmaya devam ederse bu durumda kar, yüzey üzerinde toplanmaya devam edecektir, özellikle no- frost buzdolabı üreticileri için, karlanmış haldeki evaporatörün performansının bilinmesi büyük önem taşımaktadır. Bu yüksek lisans çalışmasında, kanatlı borulu türden bir no-frost evaporatörünün karlanmış haldeki performansı teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Evaporator üzerindeki hava akışını ve buzdolabı soğutma sistemini simüle eden bir deney düzeneği oluşturularak evaporatörün toplam ısıl geçirgenliği (UA) ve hava tarafı basınç düşümü (AP) incelenmiştir. Oluşturulan deney düzeneğinde evaporator boruları üzerinden zorlanmış olarak hava dolaştırılırken, boruların içinden soğutucu akışkan olarak R134A dolaştırılmıştır. Çalışmanın teorik kısmında ise, karlanmış koşullar altında çalışan evaporatörün matematik modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan bu model sayesinde evaporator performansı zamana bağlı olarak gözlenebilmektedir. Ayrıca bu model, bir bilgisayar programı olarak da ifade edilmiştir. Bu bilgisayar programında, akışkanların debileri ve evaporator geometrisi bir giriş (input) dosyası ile programa okutulurken, programın çıktısı bir çıkış (output) dosyasına yazdırılmaktadır. Bu çalışmanın sonuçları, Arçelik A.Ş. Araştırma Geliştirme Merkezi'nde oluşturulan ve buzdolabı soğutma devresi simülasyonu yapan termal simülasyon programı REFSIM'e, geçici (transient) çalışma koşulları için gerekli verileri sağlayacaktır.

In this study, the performance of a plate finned-tube evaporator working under frosting conditions was examined both theoretically and experimentally. If the temperature of the evaporator surface is below freezing temperature of the water vapor inside the air (0 °C), frost will form on the surface. While the surface temperature of the frost remains below freezing, frost will continue to accumulate upon this surface. For no-frost refrigerator manufacturers, it is necessary to know how frost affects the evaporator's performance. A test facility was designed and constructed to simulate the air flow and the refrigeration system of the refrigerator. In this test facility, it is possible to measure the overall heat transfer coefficient of the evaporator (UA) and air side pressure drop (AP). Air was forced to flow through the evaporator and R134A was circulated inside the evaporator tubes. The mathematical model of the evaporator working under frosting conditions was developed. By using this model, the performance of the evaporator may be observed for the unsteady state conditions. A computer program based on this mathematical model was also developed. In this program, the mass flow rates of the air and R134A and the geometrical parameters of the evaporator are supplied to the program by an input file. The output of the program is obtained through an output file. The results of this study will be used as unsteady state working conditions in REFSIM, a computer program developed in Arçelik Company Research and Development Center. REFSIM is used to simulate the refrigeration cycle of a refrigerator.