Soğutucu Sistemlerde Farklı Ortam Sıcaklığı Şartlarında Soğutucu Akışkan Kütle Dağılımının Deneysel İncelenmesi

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında, tek kapılı evsel bir soğutucunun, mevcut durumdaki, soğutucu akışkan kütle dağılımının belirlenmesi amacıyla bir deney düzeneği kurulmuştur. Kurulan deney düzeneğinde, soğutma sistemi, soğutma bileşenlerinin giriş ve çıkışlarına konumlandırılan vanalar aracılığıyla kontrol hacimlerine ayrılmıştır. Belirli anlarda, vanalar kapatılarak soğutucu akışkan ilgili kontrol hacmine hapsedilmekte ve daha sonra bir tank içerisinde kızgın buhar fazında genleşmesi sağlanılarak genleşme sonundaki termodinamik özeliklerin kullanılmasıyla ilgili soğutma bileşenine ait soğutucu akışkan miktarı tespit edilmektedir. Bu işlemin sürekli olarak yapılması sonucunda bir soğutma çevrimi periyodu boyunca soğutucu akışkan kütle dağılımı elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kompresörün çalışmaya başlamasıyla buharlaştırıcıdaki soğutucu akışkan kütlesi sisteme dağıtılmakta ve bunun sonucunda diğer soğutma elemanlarının soğutucu akışkan miktarında artış meydana gelmektedir. Kompresörün enerjisinin kesilmesiyle birlikte yüksek basınçtaki yoğuşturucu, filtre gibi bileşenlerde bulunan soğutucu akışkan kütlesi buharlaştırıcıda toplanmaktadır. Deneysel olarak soğutucu akışkan kütle dağılımının elde edilmesi, sağlam deney altyapısı ve fazla iş yükü gerektirmektedir. Ayrıca oldukça zaman alıcıdır. Bu sebeplerden dolayı, farklı dış ortam sıcaklığı şartlarının, soğutucunun soğutucu akışkan kütle dağılımına olan etkisi ile ilgili çalışmalar literatürde pek fazla yer almamaktadır. Gerçekleştirilen bu tez çalışmasının özgün yanı, farklı ortam sıcaklıklarının, soğutucu çalışma karakteristiğinde neden olduğu değişimlerin incelenerek, soğutucu akışkan kütle dağılımına olan etkilerinin ortaya çıkarılmasıdır. 3 farklı ortam sıcaklığında gerçekleştirilen deneylerde aynı ortalama kabin iç sıcaklığı ve toplam soğutucu akışkan miktarı kullanılmıştır. Her bir ortam sıcaklığı deneyinde bir soğutma çevriminin soğutucu akışkan dağılımını yansıtabilecek sayıda ölçüm noktası alınarak elde edilen sonuçlar incelenmiştir.

In this thesis, an experimental setup was established in order to determine refrigerant mass charge distribution of a single-door type domestic freezer. In the experimental setup, refrigeration system is divided to control volumes with using valves which are placed at refrigeration components’ inlet and exit. Refrigerant is imprisoned to a control volume by closing valves at a cycle moment and then expansion process of refrigerant is carried in a tank with reaching superheated vapor state at the end of the expansion process. After the collection of charge in a tank, refrigerant mass charge amount is calculated by the use of thermodynamic properties at the end of expansion process. As a result of this process be performed continuously, refrigerant mass charge distribution was obtained. According to results obtained, the start of compressor operation leads to a decrease in the amount of evaporator charge and an increase in the other components charge. The refrigerant mass charge of components at high pressure like condenser, drier moves to evaporator with compressor shut down. The experimental determination of refrigerant mass charge distribution process requires a strong experimental infrastructure and very much effort. Due to these reasons, studies about the effect of different ambient temperatures on refrigerant charge distribution don’t take place more in literature. The distinctive part of this thesis is to emerge the effects of changing ambient temperature on refrigerant mass charge distribution by examine variations of refrigerator operation characteristic caused with changing issue. Experiments were carried out with the same average cabinet temperature and total amount of refrigerant mass charge at three different ambient temperatures. In each ambient temperature experiment, results are investigated by taking enough measurement points which may reflect the refrigerant mass charge distribution in refrigeration cycle period.