Düşük GWP'li soğutucu akışkanların kullanımında ejektörlü soğutma sisteminin performans analizi
Performance analysis of refrigeration system with ejector in using low GWP refrigerants
Yazar: ÜMİT İŞKAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET DİREK
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Fıskiyeler = Ejectors ; Küresel ısınma = Global warming ; Soğutucu akışkanlar = Refrigerants

Özet:
Yüksek küresel ısınma potansiyeli (GWP) değerine sahip soğutucu akışkanların kullanılması küresel ısınmanın sebeplerinden birisidir. Uluslarası anlaşmaların ve yönetmeliklerin yürürlüğe konulması ile yüksek GWP değerine sahip soğutucu akışkanlarının kullanmınlarının kademeli olarak yasaklanması amaçlanmaktadır. Bu kapsamda düşük GWP değerine sahip soğutucu akışkanların buhar sıkıştırmalı soğutma (BSS) sistemlerinde kullanılmasıyla ilgili araştırmalar yapılmaktadır. Klasik BSS sistemlerine iç ısı değiştirici veya ejektör gibi ekipmanlar eklenerek sistem performansı arttırılabilir. Bu doğrultuda değerlendirilen ejektör, BSS sistemindeki tersinmezliklerin azaltımında ve genleşme esnasındaki işin geri kazanımında etkili bir sistem elemanıdır. Bu çalışmada R134a'nın alternatifi olarak düşük GWP'li soğutucu akışkanların kullanılnası durumunda ejektör destekli bir soğutma çevriminde performans parametreleri analiz edilmiştir. Tez için kullanılan ejektör destekli soğutma çevriminin performansının iyileştirilmesi amacıyla sistem iki evaporatörlü olarak R134a soğutucu akışkanı için tasarlanmıştır. Deneysel sistem ilk olarak R134a ile test edilmiş ve daha sonra düşük GWP değerine sahip R1234ze(E), ND, R515a, R456a ve R516a soğutucu akışkanları ile farklı kondenser sıcaklıklarında sürekli rejim şartlarında testler tekrarlanmıştır. Sistemde farklı soğutucu akışkan kullanıması durumda elde edilen perfomans parametreleri karşılaştırlamalı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, düşük GWP değerine sahip tüm soğutucu akışkanlar ile ejektör destekli iki evaporatörlü soğutma sistemi başarı ile çalıştırılabilmiştir. Ayrıca, kondenser sıcaklığının 34°C olması durumunda R516a'dan elde edilen performans parametreleri R134a'ya çok yakın ve STK değeri %7 daha yüksek olduğu belirlenmiştir. GWP değeri dikkate alındığında çalışma kapsamında test edilen soğutucu akışkanlar arasında R134a'ya en iyi alternatifin R516a olduğu belirlenmiştir. Sistem R456a ve ND ile çalıştırıldığında R134a ile benzer sonuçlar elde edilmiştir. Ancak bu akışkanların kullanırken GWP değerleri dikkate alınmalıdır. R1234ze(E) ve R515a soğutucu akışkanların STK değerlerinin R134a'dan daha yüksek olduğu tespit edilmiş ancak performansları soğutma kapasiteleri açısından yetersiz bulunmuştur. Son olarak, değerlendirilen sistem için R134a'ya en iyi alternatifin R516a olduğu görülmüştür.

Abstract:
One of the causes of global warming is the use of refrigerants with a high global warming potential (GWP) value. Refrigerants with high GWP are intended to be banned gradually, with the enactment of international agreements and regulations. For this reason, researches have carried out on the use of low GWP refrigerants in vapor compression refrigeration (VCR) systems. System performance can be increased by adding equipment such as internal heat exchangers or ejectors to VCR systems. The proposed ejector is an effective system component in reducing the irreversibility in the VCR system and recovering the work during expansion. In this study, the performance parameters of a refrigeration cycle with an ejector are analyzed in the case of using low GWP refrigerants as an alternative to R134a. In order to improve the performance of the ejector refrigeration cycle used in this study, the system is designed with two evaporators and for R134a refrigerant. The experimental system was first tested with R134a and alternatively low GWP refrigerants R1234ze(E), ND, R515a, R456a and R516a were tested under steady-state conditions at different condenser temperatures. The performance parameters obtained in the case of using different refrigerants in the system have been analyzed comparatively. Considering the results, the two-evaporator refrigeration system with ejector could be operated successfully with all refrigerants with low GWP values. In addition, it was determined that the performance parameters obtained with R516a were very close to those with R134a and the COP value was 7% higher when the condenser temperature was 34°C. When examined according to the GWP value, it was determined that the best alternative to R134a among the refrigerants tested within the COP of the study was R516a. Similar results were obtained with R134a when the system was operated with R456a and ND, but GWP values should be considered when using these fluids. It was determined that the COP values of R1234ze(E) and R515a refrigerants were higher those of R134a, but their performance was found to be insufficient in terms of cooling capacities. Finally, R516a was found to be the best alternative to R134a for the system evaluated.