Bir Buzdolabı Buharlaştırıcısının Karlanmış Şartlar Altındaki Peformansı Ve Buzdolabında Isı Kütle Transfer Mekanizmalarının Modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada, ev tipi buzdolaplarında kullanılan kanatlı borulu tipten buharlaştırıcıların (evaporatörlerin) kuru ve karlanmış şartlar altındaki ısı transferi ve basınç düşümü modellerinin oluşturulması amaçlanmıştır. Bu kapsamda buharlaştırıcı tek başına değil, içinde bulunduğu buzdolabı ünitesi ile birlikte etkileşimli bir bütün olarak modellenmiştir. Çalışma beş bölüm altında toplanmıştır. Kısa bir giriş ve çalışmanın amaçlarının özetlendiği Bölüm-1 ‘den sonra, Bölüm-2’de buzdolabında kapının açılması ile oluşan akış ve ısı transferinin fiziksel modeli tariflenmiştir. Model sonuçları bir set eşitlik ile özetlenmiş ve kapı düzlemindeki hız ve sıcaklık profilleri ölçülerek akışın fiziği yorumlanmıştır. Model, boş kabin ve 3 adete kadar rafın değişik kombinasyonlarda yerleştirilmesi durumlarını içermektedir. Bölüm-3 ‘te ısı/kütle transferi benzeşimi de kullanılmak suretiyle buzdolabı kapısının açılması ile meydana gelen ısı transferi modları irdelenmiştir. Bölüm-4’ te ise, nofrost (karlanmaz) buzdolabı soğuk hava dağıtım şebekesinin matematik modeli ortaya konulmuş ve hesap sonuçları deneysel ölçümler ve CFD analizi neticeleriyle karşılaştırılmalı verilmiştir. Son olarak Bölüm-5’te ise bir buzdolabı buharlaştırıcısının kuru ve karlanmış şartlar altındaki performansı modellenmiştir. Bu son bölümdeki çalışmalar daha önceki bölümlerde elde edilen model sonuçları kullanılmak suretiyle bir buzdolabı ile entegre olarak yapılmış, böylece uzun süreli çalışma durumunda evaporatör performansının ve kabin nem ve sıcaklığındaki değişimin izlenmesi mümkün olmuştur. Geliştirilen bütün modeller için çözüm algoritmaları ve bilgisayar programları EES® ortamında yazılmıştır. Çalışmalar neticesinde elde edilen modeller, bir buzdolabı performansının dinamik simülasyonu çalışmalarına ışık tutacak önemli veriler sağlamıştır.

In this study, understanding of how frost accumulates on evaporator surfaces and affects the heat transfer, airside pressure drop, and refrigerator performance were investigated. In order to make a realistic model of evaporator and simulate the refrigerator performance changes while more frost is deposited on the surfaces of evaporator, heat and mass transfer mechanisms of a refrigerator cabinet were also studied. The study was made in five individual chapters. After a short introduction made in Chapter-1, in the Chapters 2 and 3, physical model of open door flow and heat transfer in a refrigeartor cabinet was developed. Model includes effect of shelves which changes from none to three in all possible combinations. Velocity and temperature profiles were measured on the aperture plane. As a result of the experimental studies, flow regimes in transient mode were identified. By use of heat and mass transfer analogy, mass transfer to/from cabinet surfaces and total effect of door openings on cabinet’s heat gain were calculated. In Chapter-4, the mathematical model of air distribution system was introduced. Results of the model were compared to experimental measurements and CFD anlysis. Finally in Chapter-5, the mathematical model of evaporator, which operates under dry and frosted conditions, was given. By integrating all the models developed in Chapters from 2 to 5, long term performance of evaporator was calculated. This allows us to calculate cabinet temperature and relative humidity changes with time. Solvers for all models were written in the EES® environment. The models that were developed in presented study will be very helpful for dynamic simulation actvities of domestic refrigerators.