Hermetik Pistonlu Bir Kompresördeki Yağ Debisinin Sayısal İncelenmesi

Abstract

Son yıllarda enerji verimliliğine gösterilen önem giderek artmaktadır. Diğer sektörlerde olduğu gibi soğutma endüstrisi de son zamanlarda ekolojik sürdülebilirlik ve çevresel etki ile ilgili birçok zorlukla karşı karşıya kalmaktadır. Bu bağlamda gerçekleştirilen teknolojik çalışmalarda performanstan ödün vermeden, enerji tüketiminde düşme sağlayan, çevreye duyarlı soğutma sistemlerinin tasarımı ve üretimi hız kazanmıştır. Soğutma endüstrisinde ve ev tipi buzdolaplarında yaygın olarak kullanılan buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminde buhar fazındaki soğutucu akışkanın sıkıştırılması bir kompresör yardımıyla yapılmaktadır. Buzdolabı kompresörlerinde soğutkan ve kompresör yağı üretim sırasında doğrudan kompresör muhafazası içine şarj edilmekte ve bu nedenle sürekli olarak birbirleriyle temas halinde olmaktadır. Kompresör yağlama sisteminde; yağ, muhafaza tabanındaki yağ birikintisinden emilerek, yağlanması ve/veya soğutulması gereken yataklara ve kompresör parçalarına iletilmektedir. Kompresör muhafazası içerisinde biriken yağ, krank milinin yağ emme bölgesine açılmış asimetrik bir delikten dönme hareketi ile merkezkaç kuvveti etkisi altında yukarıya doğru taşınır ve krank milinin dış yüzeyinde açılmış olan helisel bir kanal üzerinden yağ filmi halinde tırmanır. Bu yağ filmi, krank mili çıkışına doğru yönlendirilerek soğutucu akışkan içerisinde savrulur ve piston başta olmak üzere yatakların yağlanmasında kullanılır. Kompresör içerisinde yağ ile hava çözünmeyen bir karışım oluşturmaktadır, dolayısıyla tez kapsamında gerçekleştirilen analizlerde, ayrı fazların bir arada bulunmasına izin veren “Volume of Fluid” (VoF) yaklaşımı iki fazlı akış modeli olarak kullanılmıştır.

In recent years, the interest in the energy efficiency issue has increased considerably. The refrigeration industry has recently been facing challenges about ecological sustainability and environmental impact just as other sectors. In this context, without compromising performance, the low energy consumption, environmentally sensitive designs in refrigeration systems manufacturing has been accelerated. The hermetic reciprocating compressor is one of the main components in a household refrigerator. A small increase in performance of the hermetic reciprocating compressor affects the overall efficiency of the cooling unit. Lubrication oil is pumped from the sump through an asymmetrically opened hole on the bottom of the crankshaft (suction side) by its rotational movement and climbs as an oil film on the internal surface of the helical channel carved on the shaft wall. This oil film is directed to crank shaft exit penetrating into the refrigerant medium and it’s used to lubricate the main components of the compressor including the piston housing. The oil forms an immiscible mixture with refrigerant, thus a two phase flow model should be analyzed. In this thesis, physical and geometric parameters affecting on the oil mass flow rate and flow characteristics are investigated numerically. All numerical simulations have been carried out by a finite-volume based laminar and transient flow solver (ANSYS-FLUENT). As the oil forms a mixture with the refrigerant, a two-phase flow has been analyzed using Volume of Fluid (VoF) approximation.