Bir Buzdolabı Dondurucu Bölmesinde Hava Akışı Ve Sıcaklık Dağılımının İncelenmesi

Abstract

Bir buzdolabının enerji tüketimini belirleyen en önemli faktörlerden birisi ürünlerle doldurulmuş dondurucu bölmesindeki uniform sıcaklık dağılımıdır. Bir örnek sıcaklık dağılımının sağlanması ile hem yiyeceklerin raf ömrünün uzatılması hem de enerji tüketiminin azaltılması hedefleri gerçekleştirilebilecektir. Uygun bir paket yükleme planı dahilinde zorlanmış taşınımla ısı geçişinin hakim olduğu kompresörün çalışma süresini ve doğal taşınımla ısı geçişinin hakim olduğu kompresör durma sürelerini temsil etmek üzere zamana bağlı 3 boyutlu CFD analizleri gerçekleştirilmiştir. Başlangıç ve sınır şartları orjinal buzdolabı için yapılmış 3D PIV ölçümleri ve ısı odası deney sonuçlarından elde edilmiştir. CFD analiz sonuçlarının deneysel veriler ile doğrulanmasının ardından dondurucu bölmesi içerisinde en iyi sıcaklık dağılımını sağlayacak durumun belirlenebilmesi için CFD tabanlı deneysel tasarım çalışması yürütülmüştür. Bu çalışma sonunda elde edilen en iyi durum için prototip imal edilmiş ve üfleme deliklerinden çıkan debi değerlerinin tespiti için PIV deneylerine tabi tutulmuştur. PIV ölçümleri ile CFD analiz sonuçlarının büyük bir uyum içinde olduğu görülmüştür. Bu tespitten sonra prototip, paket sıcaklık ölçümlerinin yapılacağı ısı odası deneyine tabi tutulmuştur. Deney sonucunda istenilen uniform sıcaklık dağılımı elde edilmiştir.

Uniformity of temperature distribution in a loaded freezer cabinet is one of the most important factors affecting energy consumption of a refrigerator. The objective is to keep food fresh by providing a uniform temperature distribution and concurrently to reduce the energy consumption. The 3D transient CFD analyses have been performed to model the heat transfer by forced convection during the on-time and by natural convection during off-time period with an appropriate loading plan. The initial and boundary conditions were provided from temperature controlled room and 3D PIV measurements. After the validation of the CFD analyses results, a design of experiment (DOE) study is performed to find the optimum condition for the temperature uniformity inside the freezer cabinet. After an optimum design is obtained by DOE study, a prototype of the design is produced and tested with PIV measurements. The CFD analyses obtained are shown to be in a reasonable accuracy by experiments. Then the prototype is tested by temperature controlled room measurements and the desired temperature uniformity inside freezer cabinet is obtained.