Karabük şartlarında elma soğuk muhafazasında farklı soğutucu akışkanlar kullanımı durumunda sistem performansının teorik olarak incelenmesi
Theoretical investigation of system performance using different refrigerants in apple cold storage in Karabuk conditions
Yazar: ABDULLAH HUTEYMİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHRİ AKSU
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada Karabük ili iklim şartlarında 300 ton elma soğuk muhafazası yapılabilmesi için soğuk depo tasarımı yapılmış ve soğuk muhafaza sezonu boyunca soğuk depo soğutma yükü aylık periyotta hesaplanarak, soğutma sisteminin performansı teorik olarak incelenmiştir.

Elma meyvesi Ağustos ayı ortasında hasat edilmeye başlanıp Ekim ayı ortasına kadar hasat edilen bir ürün olup, % 90 bağıl nem ve -1℃ ile +4℃ hava sıcaklığında 6 ay boyunca soğuk muhafaza edilebilen bir üründür.  Bu sebeple Kasım-Nisan ayları arasında soğuk muhafaza edileceği düşünülmüştür. Ön soğutma deposunda günlük 10 ton elmanın soğuk muhafaza şartına getirilip, 100 er tonluk 3 soğuk depoda soğuk muhafaza edileceği düşünülerek soğuk depo tasarımı yapılmıştır.  Tasarlanan soğuk depoların Karabük iklim şartlarına göre soğuk muhafaza dönemi boyunca aylık olarak soğutma yükleri hesap edilmiştir. R22, R717 ve R407 soğutucu akışkanları kullanılması durumuna ve ideal buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimine göre teorik hesaplamalar yapılarak aylık olarak kondenserlerden atılan ısı miktarları, kompresörlerde gerçekleşen güç tüketimleri, soğutma tesir katsayıları hesaplanarak sonuçlar tablo ve grafiklerle sunulmuştur. Soğutucu akışkanlar arası kompresör güç tüketimi karşılaştırılacak olursa, tüm aylardaki soğutma yükünde en düşük kompresör güç tüketimi R717 soğutucu akışkanı kullanım durumunda, en yüksek kompresör güç tüketimi ise R407C gazı kullanımında gerçekleşmektedir. R22 ve R717 soğutucu akışanı kullanan kompresörlerin güç sarfiyatı birbirine yakın değerlerdedir. Ama R717 soğutucu akışkanının çevresel etkileri sebebiyle soğuk depolarda kullanımı daha yaygındır. Soğutucu akışkanlar açsından bakıldığında en yüksek STK (COP) değerleri R717 soğutucu akışkanı kullanılan sistemde gerçekleşmektedir. Bunun sebebi ise R717 soğutucu akışkanın termofiziksel özellikleri sebebiyle özgül ısı taşıma kapasitesinin diğer iki soğutucu akışkana göre daha yüksek olması sebebiyle aynı soğutma işini yapabilmek için sistemde daha az soğutucu akışkan dolaştırılması dolayısıyla kompresörün daha az zorlanıp daha az enerji tüketmesi oladuğunu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, a cold storage design was made in order to make 300 tons of apple cold storage in the climatic conditions of Karabük province and the performance of the cooling system was examined theoretically by calculating the cold storage cooling load on a monthly basis during the cold storage season.

Apple fruit is a product that starts to be harvested in mid-August and is harvested until mid-October, and can be kept cold for 6 months at 90% relative humidity and -1℃ to +4℃ air temperature. For this reason, it is thought that it will be kept cold between November and April. A cold storage design has been made considering that 10 tons of apples per day will be brought to the cold storage condition in the pre-cooling warehouse and will be kept cold in 3 cold warehouses of 100 tons each. During the cold storage period, monthly cooling loads of the designed cold stores were calculated according to the Karabük climatic conditions. Theoretical calculations are made according to the use of R22, R717 and R407 refrigerants and the ideal vapor compression refrigeration cycle, and the monthly heat discharged from the condensers, the power consumption in the compressors, the cooling effect coefficients are calculated and the results are presented in tables and graphics. If the compressor power consumption between refrigerants is compared, the lowest compressor power consumption in the cooling load in all months is in the case of using R717 refrigerant, and the highest compressor power consumption is in the use of R407C gas. The power consumption of compressors using R22 and R717 refrigerants are close to each other. However, due to the environmental effects of R717 refrigerant, its use in cold stores is more common. In terms of refrigerants, the highest COP (COP) values occur in the system using R717 refrigerant. The reason for this is that the specific heat carrying capacity of the R717 refrigerant is higher than the other two refrigerants due to its thermophysical properties, and it has been determined that less refrigerant is circulated in the system in order to do the same cooling work, so the compressor has less stress and consumes less energy.