Kompresör-genişletici destekli aşırı soğutmalı soğutma sisteminin ekserji analizi
Exergy analysis of compressor-expander assisted subcooling refrigeration system
Yazar: YAĞMUR DİKİCİLER DÖNMEZ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET TAHİR ERDİNÇ
Tarsus Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Konvansiyonel soğutma = Conventional cooling

Özet:
Günümüzde, soğutma sistemleri çeşitli sektörlerde önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle iklimlendirme, gıda üretimi, sağlık sektörü ve kimya endüstrisi gibi birçok alanda, bu sistemlere olan ihtiyaç artmaktadır. Gıda ürünlerinin raf ömrünü uzatmak ve ilaçların etkili bir şekilde saklanmasını sağlamak için soğutma teknolojileri kritik bir öneme sahiptir. Bu nedenle, soğutma sistemlerinin etkili bir şekilde çalışması, yaşam kalitesini artırmak ve enerji tüketimini optimize etmek açısından önemlidir. Herhangi bir iyileştirme, bu sistemlerin enerji talebini azaltabilir. Sistem performansını artırmak için sıklıkla kullanılan bir yöntem, aşırı soğutma olarak bilinen, yoğuşturucu çıkışındaki soğutucu akışkanın sıcaklığını düşürmektir. Bu çalışmada, literatürde tanımlanan aşırı soğutma sistemlerine ek olarak, kompresör genişletici destekli aşırı soğutmalı buhar sıkıştırma çevriminin ekserji analizi yapılmıştır. Tasarlanan çevrimde soğutucu gaz, kondenser çıkışında iki kısma ayrılmıştır. İlave soğutucu kullanılarak, kompresörün giriş basıncını artırmak için diğer genleşme valfine, buharlaştırıcıya ve bir genişletici kompresöre geçerek, ana kompresörün tükettiği gücü azaltmayı hedeflenmiştir. Sistemde düşük küresel ısınma potansiyeline sahip olan R134a, R1234yf, R32, R290, R1270 ve R600a altı farklı soğutucu akışkan kullanılmıştır:. Her soğutucu için ekserji yıkımları ve ekserji verim değerlerindeki artış, farklı buharlaştırıcı sıcaklıkları için hesaplanmış ve grafiklerle gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre optimum noktada en fazla birim ekserji yıkımı R290 akışkanı kullanıldığında ve en az ekserji yıkımı da R1234yf akışkanı kullanıldığında elde edilmiştir. Klasik sistemde ekserji yıkımının en fazla genleşme vanasında olduğu gözlemlenmiş ve bu değer yeni sistemde azalmıştır. Toplam ekserji yıkımı genleştirici-kompresörlü sistemde azalmıştır.

Abstract:
In today's world, refrigeration systems play a crucial role in various sectors. The need for these systems is increasing, especially in many areas such as air conditioning, food production, healthcare sector and chemical industry. Refrigeration technologies are of critical importance to extend the shelf life of food products and ensure the effective storage of medicines. Therefore, effective operation of cooling systems is important to improve quality of life and optimize energy consumption. Any improvements could reduce the energy demand of these systems. A frequently used method to improve system performance is to lower the temperature of the refrigerant at the condenser outlet, known as subcooling. In this study, in addition to the subcooling systems described in the literature, exergy analysis of the compressor expander assisted subcooling vapor compression cycle was performed. In the designed cycle, the refrigerant gas is divided into two parts at the condenser outlet. By using additional refrigerant, it is aimed to reduce the power consumed by the main compressor by switching to another expansion valve, evaporator and an expander compressor to increase the inlet pressure of the compressor. Six different refrigerants were used in the system: R134a, R1234yf, R32, R290, R1270 and R600a, which have low global warming potential. The increase in exergy destruction and exergy efficiency values for each cooler is calculated for different evaporator temperatures and shown in graphs. According to the results obtained, the highest unit exergy destruction at the optimum point was obtained when R290 fluid was used and the least exergy destruction was obtained when R1234yf fluid was used. In the classical system, it was observed that the highest exergy destruction was in the expansion valve and this value decreased in the new system. Total exergy destruction decreased in the expander-compressor system.