Hermetik soğutucu akışkan kompresörlerinde zamana bağlı ısı transferinin kompresör performansına etkisinin incelenmesi
An investigation on the effect of transient heat transfer on the performance of hermetic refrigerant compressors
Yazar: EMRE OĞUZ
Danışman: PROF.DR. SEYHAN UYGUR ONBAŞIOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Isı geçişi = Heat transfer ; Kompresör = Compressor

Özet:
Bu çalışmada, tipik bir hermetik soğutucu akışkan kompresörünün indikatör diyagramısayısal ve deneysel olarak incelenmiş; kompresör emme hattında gerçekleşen zamanabağlı akış ve ısı transferi de sayısal olarak incelenerek kompresör performansına olanetkileri irdelenmiştir. Bu yeni yaklaşım ile, valf yaprağının titreşim hareketi nedeniylekompresör emme hattında oluşan pulsatif akış ve ısı transferinin kompresörperformansına etkisini sayısal olarak incelemek mümkün olmuştur. Deneysel çalışmalarkapsamında, krank açısal konumunun belirlenmesi için optik bir enkoder ve silindirbasıncının belirlenmesi için yüksek frekansta ölçüm yapabilen bir basınç transdüserikullanılarak indikatör diyagramı elde edilmiştir. Silindire olan gaz girişini kontrol edenemme valf yaprağının hareketinin krankın açısal konumuna bağlı olarak eldeedilebilmesi amacıyla bir uzama ölçer (strain gage) kullanılmıştır. Kompresör indikatördiyagramının sayısal olarak incelenmesi kapsamında, izobütan soğutkanına ait özelikler,valf yaprağının katı cisim modeli, port ve valf yaprağı akış modeli ve silindir içerisindekiproseslerin hesaplanabilmesi için bir silindir modeli geliştirilmiş ve bu modellerinbirbirleri ile akuple bir şekilde çalışması sağlanarak kompresör indikatör diyagramısimülasyon modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan bu model ile elde edilen verilerdeneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve kompresör performans parametrelerinin yanısıra,valf yaprağının açılıp kapanması nedeniyle silindirde oluşan basınç dalgalanmalarınınhassas bir şekilde hesaplanabildiği görülmüştür. Zamana bağlı akış ve ısı transferiincelemeleri, paralel levhalardan oluşan bir kanal geometrisi için sayısal olarakyürütülmüştür. Sürekli rejimdeki akışların yanısıra, bir salınım genliği ve frekansı ilekarakterize edilebilen salınımlı akışlar hem hidrodinamik olarak gelişmiş, hem dehidrodinamik olarak gelişmekte olan durum için incelenerek salınım frekans vegenliğinin akış ve ısı transferi üzerindeki etkileri de araştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: Pistonlu kompresör, Valf yaprağı titreşimi, Pulsatif akış

Abstract:
In this study, an experimental and numerical investigation was carried out on theindicator diagram of a typical hermetic reciprocating compressor; and the transientflow and heat transfer charactheristics and effects through the suction line were studiednumerically. With this new approach, it has been possible to study the effects ofpulsating flows which occur as a result of the vibration of the valve leaf. The indicatordiagram of the compressor was measured with the aid of an optical encoder and apressure transducer that could be used for high frequency measurements. In addition tothis, a straingage was used to measure the deflection of the suction valve that controlsthe gas flow to the cylinder. The numerical investigation of the indicator diagramincluded the modeling of the various properties of the refrigerant isobutane, thestructural modeling of the valf leaves, the flow through ports and the processes insidethe cylinder from the thermodynamics point of view. The ouput of this simulationprogram, which was was established by coupling all of these sub models, was comparedwith the experimental results and good agreement was observed both for the globalperformance parameters such as the refrigeration capacity and more spesificphenomena such as the cylinder pressure pulsations. Transient flow and heat transferresearch was conducted numerically for a two dimensional channel formed by parallelplates. In addition to the steady state flow and heat transfer, the oscillating flows whichcould be charactherised by a certain oscillation amplitude and frequency, wereinvestigated both for the hydrodynamically developing and developed cases.Keywords: Reciprocating compressor, Valve leaf vibration, Pulsating flows