Absorbsiyonlu soğutma sistemi için dolgulu kolon tasarımı
Design of packed column for absorbtion cooling system
Yazar: SEYFULLAH KEYF
Danışman: DOÇ. DR. ESER KILIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Dolgulu kolonlar = Packed columns ; Karbon dioksit = Carbon dioxide ; Kolon tasarımı = Column design ; Soğurma = Absorption ; Soğutma sistemleri = Cooling systems

Özet:
Absorbsiyonlu soğutma sistemi ile mekanik sıkıştırmalı soğutma sistemi karşılaştırıldı ve mekanik sıkıştırmalı sistemin termodinamiksel olarak absorbsiyonlu sistemden çok az üstünlüğü olduğu saptandı. Buna karşın absorbsiyonlu sistem düşük sıcaklıkta ısı enerjisi kullanıldığında, bu enerji güneşten veya endüstriyel atık ısı enerjisinden alınabileceği için ucuzdur. Mekanik soğutmalı sistem ise pahalı olan elektrik enerjisini kullanmaktadır. Absorbsiyonlu sistemin performansının arttırılabilmesi için soğutucu akışkan-absorbant çiftleri ile absorber tasarımı üzerinde araştırma yapılması gerekir. Değişik soğutucu akışkan-absorbent çiftlerinin kıyaslanması için bir model önerildi. Bu modelde hesaplamalar için kullanılacak bilginin çoğu kaynaklarda vardır. 11 değişik akışkan çifti üzerinde hesaplamalar ve kıyaslamalar yapıldı ve bunlardan en uygun akışkan çiftin NH3 - LİNO3 olduğu görüldü. Ancak absorberde kütle aktarımının yavaş olması nedeniyle oluşan problemler göz önüne alındığında mekanik sıkıştırmalı sistemden daha az etkindir. Dolgulu kolonda kütle aktaran hızının arttırılabilmesi için kimyasal reaksiyon ve absorbsiyonun aynı anda olduğu akışkan çiftleri olarak CO2 - MEA çözeltisi, absorbsiyonlu soğutma sistemi için uygun özelliklerinden dolayı seçildi. Aynı çalışma koşullarında kimyasal reaksiyonlu kütle aktaran hızının, fiziksel kütle aktaran hızına oranını veren zenginleştirme faktörü ( ) yaklaşık 10 olarak belirlendi. Dolgulu kolon tasarımında kullanılan etkin ara yüzey ( a ), gaz - sıvı ara yüzey konsantrasyonu ( Cai ) değerlerinin hesaplamalarında genellikle absorbsiyon esas alınmıştır. Gerçekte kimyasal reaksiyonun etkisiyle bu değerler artmaktadır. Dolgulu kolon boyu için türetilen sonuç model denkleminde yenilenmiş (a) etkin ara yüzey, (Cai) gaz - sıvı ara yüzey konsantrasyonu kullanılarak daha gerçekçi dolgulu kolon boyu aralığı belirlenmiştir.

Abstract:
After a comparasion of a absorption refrigeration with mechanical vapor compression systems, it is concluded that a mechanical compression system has little thermodynamic superiority over an absorption system. On the other hand, one uses less costly low temparature heat energy which can be collected from the sun or industrial waste heat, the other uses mechanical energy which is very costly. To develope the coefficient of performance of the absorption refrigeration system attentions must be given the most appropriate refrigerant-absorbent systems and the design of absorbers. A models is proposed for an evaluation and comparasion of different refrigerant- absorbent systems. Only limited data is required for this analysis and this is mostly available in the literature. The method is used for comparasion of eleven promising systems. From these NH3 - LİNO3 has the best performance. However, because of the difficulties that encountered in the absorber the system is still thermodynamically less effective than mechanical vapor compression. In order to final a solution for the slow mass transfer rate by absorption, the simultanious processes of chemical reaction and absorption is being analyzied. The best absorbent-refrigerant system for refrigeration is found to be CO2 and MEA solutions. Enhancement factor (<|> ), which can be described as the ratio of chemical reaction mass transfer rate to physical mass transfer rate is found approximately 10 at the same process conditions. The absorption proceess has been taken into consideration for calculation of effective interphase area (a), and concentration of interphase between gas-liquid (Cm), in packed bed. In reality, with the effect of chemical reaction these values can be risen. In this study, effective interphase area (a), and concentration recalculated with the effect of chemical reaction and absorption, simultaneously, and the hight of packed column calculated accordingly.