Buzdolabı duvar tipi gizli yoğuşturucusunda ısı transferi performansını artırmak amacıyla parametrelerin teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of parameters to increase heat transfer performance on refrigerator hot wall condenser
Yazar: GÖKMEN PEKER
Danışman: PROF. DR. DERYA BURCU ÖZKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında; buhar sıkıştırmalı soğutma çevrim temel elemanlarından biri olan yoğuşturucu veriminin artırılması üzerine çalışılmıştır. Değişen ev ortamları ve gelişen üretim teknolojileri ile yoğuşturucular buzdolaplarında farklı yapılarda kullanılmaya başlamıştır.Son 20-30 yıl içerisinde kullanımı üretim tekniği ve uygulama zorluğu nedeniyle bugüne kadar çok yaygınlaşmayan duvar tipi gizli yoğuşturucular tekrar gündeme gelmiştir. Bu tip yoğuşturucular buzdolaplarının iç yalıtımında metal saç yüzeyine yapışık halde kullanılmakta ve ısıyı bulunduğu duvarlardan iletim, doğal taşınım ve radyasyon yolu ile dış ortama aktarmaktadır. Bu doktora tezinde buzdolabı duvar tipi yoğuşturucu performansına etki eden parametreler üzerine deneysel ve teorik çalışmalar yapılmıştır. Çalışmanın devamında üzerinde çalışılan parametrelerin yoğuşturucudan atılan ısı üzerine tekil ve birleşik etkileri sayısal ve analitik yöntemlerle irdelenmiştir. Ayrıca literatürde ilk olarak boru formu yapısının ısı transferi üzerindeki etkisi ortaya çıkarılmıştır.

Tez çalışması sekiz ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde bu tezin amacı ile birlikte çalışılan konunun literatüre özgün katkısı genel olarak açıklanmıştır. İkinci bölümde, konu ile ilgili literatür araştırma sonuçları özetlenmiş ve duvar tipi yoğuşturucuların kullanımına yönelik bugüne kadar yapılan çalışmalar derlenmiştir. Üçüncü bölümde, tez çalışması kapsamındaki deney sistematiği detaylı olarak açıklanmıştır. Deneysel çalışmalar için kurulan deney düzeneği; kapalı çevrim buhar sıkıştırmalı soğutma elemanlarını buzdolabı çalışma koşulları içerisinde içermektedir. Dördüncü bölümde, tez çalışmasının teorik kısmı aktarılmıştır. Deneysel çalışmaların temelini oluşturacak teorik hesaplamalar verilerek tezde yapılan çalışmaların çıktıları ile teorik hesaplamaların uyumluluğu üzerinde durulmuştur. 
Beşinci bölümde, teze ait deneysel parametrelerin kullanıldığı deney düzeneğinden elde edilen sonuçlar detaylı olarak sunulmuştur. Deney sonuçlarının her bir parametrik şarta ait etki eden sonucu ayrı ayrı irdelenmiş ve sonucu etkileyen esasları üzerinde durulmuştur. Altıncı bölümde; bu teze konu olan parametrelerin etkinliği gözetilerek oluşturulmuş; doğal taşınım, iletim ve radyasyonla ısı transfer mekanizmaları ile oluşturulan analitik model detayları anlatılmıştır. Teorik çalışmada deneylerde yoğuşturucusu dikey bir düz duvarın yüksekliği boyunca gelişen iç ve dış ortalama ısı taşınım katsayıları hesaplanmıştır. Yedinci bölümde, deneysel çalışmaların girdisi olarak kabul edilen parametrelerin ve bu parametrelerin etkisi ile elde edilen deneysel çıktıların istatistiksel analizleri paylaşılmıştır. Buna göre; istatistiksel analiz sayesinde girdi ve çıktıların kullanımı ile çalışma çıktılarına ait analitik bir formül elde edilebilmektedir. Sekizinci bölümde ise sonuçlar değerlendirilerek gelecek olası çalışmalar ile ilgili öneriler sunulmuştur. Ayrıca bu teze konu olan deneysel çalışmaların çıktıları, literatürde benzer incelenmiş çalışmalar çıktıları ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this thesis; studies have been conducted to increase the efficiency of the condenser, which is one of the basic elements of the vapor compression refrigeration cycle. With changing home environments and developing production technologies, condensers have begun to be used in different structures in refrigerators. Hot-wall type condensers, which have not become widespread in the last 20-30 years due to the production technique and difficulty of application, have come to the fore again. These types of condensers are used in the internal insulation of refrigerators, adhered to the metal sheet surface, and transfer the heat from the walls to the external environment through conduction, natural convection and radiation. In this thesis, experimental and theoretical studies were conducted on the parameters affecting the performance of refrigerator hot-wall condensers. In the continuation of the study, the individual and combined effects of the studied parameters on the heat removed from the condenser were examined with numerical and analytical methods. In addition, the effect of the pipe form structure on heat transfer was revealed for the first time in the literature.
The thesis consists of eight main chapters. In the first chapter, the purpose of this thesis and the unique contribution of the studied subject to the literature are explained in general. In the second chapter, the literature research results on the subject are summarized and the studies carried out to date on the use of hot-wall condensers are compiled. In the third chapter, the experimental systematics within the scope of the thesis study are explained in detail. Experimental setup established for experimental studies; It includes vapor compression cooling elements within refrigerator operating conditions. In the fourth chapter, the theoretical part of the thesis study is explained. Theoretical calculations that will form the basis of experimental studies are given and the compatibility of the theoretical calculations with the outputs of the studies carried out in the thesis is emphasized.
In the fifth chapter, the results obtained from the experimental setup using the experimental parameters of the thesis are presented in detail. The effect of the experimental results for each parametric condition was examined separately and the principles affecting the result were emphasized. In the sixth chapter; It was created considering the effectiveness of the parameters that are the subject of this thesis; analytical model details created with natural convection, conduction and radiation heat transfer mechanisms are explained. In the theoretical study, the internal and external average heat transfer coefficients of the condenser developed along the height of a vertical flat wall were calculated in the experiments. In the seventh chapter, the statistical analyzes of the parameters accepted as the input of experimental studies and the experimental outputs obtained with the effect of these parameters are shared. According to this; thanks to statistical analysis, an analytical formula for the study outputs can be obtained by using inputs and outputs. In the eighth chapter, the results are evaluated and suggestions for possible future studies are presented. In addition, the results of the experimental studies that are the subject of this thesis were evaluated by comparing them with the results of similar studies in the literature.