Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevriminde Kılcal Boru ile Birlikte Elektronik Genleşme Valfi Kullanımının Enerji Tüketimine Etkisi
The Effect of Using Electronic Expansion Valve with Capillary Tube on Energy Consumption in Vapor Compression Cycle
Yazar: CEM BERK TUZCU
Danışman: PROF. DR. DERYA BURCU ÖZKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yaklaşık 4,5 milyar yaşında olan dünyada nüfusun hızla artması ve buna bağlı olarak mevcut enerji kaynaklarının azalmasıyla birlikte bu kaynakların daha verimli kullanılmasının önemi artmıştır. 21. yüzyılda teknolojinin sürekli gelişmesiyle üretilen yenilikçi ev aletlerinin kullanılması da yaygınlaşmıştır ve küresel elektrik tüketiminin %6'sına tekabül eden ev tipi buzdolaplarında enerji verimliliğindeki iyileşme daha da ön plana çıkmıştır. Buhar sıkıştırmalı soğutma çeviriminin temelinde çalışan buzdolaplarında verimliliğini artırmak için çevrim bileşenlerini daha verimli kullanarak optimum COP (performans katsayısı) koşuluna getirmektir. 
Bu çalışmada, belirli bir ev tipi buzdolabında tek bir kılcal boru yerine bir kılcal boru ile birlikte bir elektronik genleşme valfi kullanma olasılığını değerlendirmek için deneyler yapılmıştır. Uygun sistem basınç seviyeleri elde etmek ve ortam koşullarına göre enerji tüketiminde daha iyi bir geliştirme sağlamak için, ev tipi bir buzdolabında farklı açıklık oranlarına sahip bir elektronik genleşme valfi uygulanmıştır. Enerji tüketim yönetmeliği standardının (EN-62552) yeni versiyonunda belirtilen 16-32 °C ortam sıcaklıkları, elektronik genleşme vanasının 3 farklı açılma oranı ve 6 farklı kompresör hızına bağlı olarak enerji tüketim değerleri incelenmiştir. Deneyler 70 cm genişliğindeki ev tipi buzdolabında tüm açıklık oranları ve kompresör hızları için yapılmıştır. Ayrıca kompresör hızının ve elektronik genleşme valfi kısılmalarının sistem performans parametreleri üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. 
Sonuçlar, 16 °C ve 32 °C ortam koşullarında enerji tüketimi açısından en iyi senaryoda aynı kompresör hızında farklı bir valf açıklık pozisyonunun mutlaka değiştirilmesi gerektiğini ortaya koymuştur. Ayrıca ortam sıcaklığı veya kompresör hızı değiştirildiğinde, genleşme cihazının kısılması değiştirilerek soğutma performansının artırılabileceği görülmüştür. Elektronik valfine sahip soğutma sisteminin enerji tüketimi seviyesi açısından yaklaşık %2 oranında azaltılabileceği görülmüştür. Bu sonuçlar, enerji tüketim yönetmeliğinin yeni versiyonuna uygun olarak yüksek enerji verimliliği sınıfına sahip buzdolaplarının tasarlanmasında ön plana çıkmaktadır.

Abstract:
With the rapid increase in the population of the world, which is approximately 4.5 billion years old, and the resulting decrease in available energy resources, the importance of using these resources more efficiently has increased. In the 21st century, the use of innovative household appliances produced by the continuous development of technology has also become widespread, and the improvement in energy efficiency has come to the fore in household refrigerators, which correspond to 6% of global electricity consumption. In order to increase the efficiency of the refrigerators operating on the basis of the vapor compression cooling cycle, it is to use the cycle components more efficiently to bring them to the optimum COP (coefficient of performance) condition.
In this study, experiments have been conducted to evaluate the possibility of using an electronic expansion valve (EEV) together with a capillary tube instead of a sole capillary tube in a particular domestic refrigerator. To acquire appropriate system pressure levels and better enhancement in energy consumption with respect to ambient conditions, an electronic expansion valve with different opening ratios was implemented in a domestic refrigerator. Energy consumption values were investigated depending on 16-32 °C ambient temperatures specified in a new version of the energy consumption regulation standard (EN-62552), 3 different opening ratios of the electronic expansion valve, and 6 different compressor speeds. The experiments have been performed in the 70 cm wide household refrigerator for all opening ratios and compressor speeds. Also, the effect of the compressor speed and the electronic expansion valve restriction were analysed on the system performance parameters. 
The results revealed that a different valve opening position at the same compressor speed is needed to be changed necessarily in the best-case scenario in terms of energy consumption at the 16 °C and 32° C ambient conditions. Furthermore, it was observed that, when the surrounding temperature or the compressor speed was changed, the cooling performance could be increased by varying the restriction of the expansion device. It was found that the refrigeration system with the electronic valve could be decreased by approximately 2% in terms of energy consumption level. These results come into prominence for designing high energy efficiency class refrigerators in line with the new version of the energy consumption regulations.