Ticari tip soğutma sistemlerinde kullanılan soğutucu akışkanların termal görüntü işleme tekniği ile performanslarının incelenmesi
The investigation of the performances of the refrigerants used in commercial refrigeration systems with thermal image processing techniques
Yazar: ZAFER CİNGİZ
Danışman: PROF. DR. YUSUF ÇAY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ FERZAN KATIRCIOĞLU
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmanın amacı, R22 soğutucu akışkanı ile çalışan ticari tip bir soğutma sisteminde, onun alternatifi olan ozon dostu R417A, R422A, R422D ve R438A soğutucu akışkanlarının incelenmesidir. Bu incelemede, yapılan ölçümler ile sistemden kızılötesi görüntüler alınarak, soğutma kapasitesi ve soğutma tesir katsayısı (COP) gibi enerji parametrelerinin tespiti için deneysel ve termal görüntü işleme yöntemleri kullanılmıştır. 
Bu tez çalışmasının literatürdeki çalışmalardan farkı, ticari tip soğutma sistemlerinde, sistem üzerinden alınacak ölçüm değerleri yerine termal görüntü analizi işleme tekniği kullanılarak soğutucu akışkanların performanslarının belirlenmesi, tez çalışmasının özgün yönü olarak görülmektedir. 
Sistemde, sıcaklık ve basınç değerlerini ölçmek için, K tipi termokupl ile basınç transmitteri kullanılmıştır. Kompresörün elektrik tüketimini ölçmek için enerji analizörü kullanılmıştır. Bu veriler, tarayıcı ve alarm cihazı, dönüştürücü, proses izleme kayıt ve kontrol programı kullanılarak data logger cihazı ile bilgisayara istenilen zaman dilimlerine göre aktarılmıştır. 
Yerçekimi kuvveti ve yanal kısıtlama ağlarına dayalı kızılötesi görüntü iyileştirme modeli ile hesaplama çalışmasında elde edilen sonuçlar, önerilen algoritmanın yalnızca kontrast ve ayrıntı bilgilerini arttırmanın yanında, aynı zamanda bulanıklık giderimi sağlayarak net bir görüntü elde ederek, kenarları ortaya çıkartmıştır. R22 soğutucu akışkanı ve alternatifleri, teorik olarak Chemours refrigerant expert akışkan yazılımı kullanılarak, COP değeri referans kabul edilerek performansları karşılaştırılmıştır. R22 kullanılarak elde edilen COP değerlerine en yakın sonuç veren soğutucu akışkanlarının sırasıyla R438A, R417A, R422D ve R422A olduğu görülmüştür. Matematiksel yöntem ile hesaplama sonuçlarına göre, ticari tip soğutma sisteminde R22 soğutucu akışkanı ile alternatifleri R422A, R422D, R417A ve R438A'nın COP değerlerinin karşılaştırması yapılmıştır. R22 ile elde edilen COP değerine sırasıyla R438A, R417A, R422D ve R422A soğutucu akışkanlarının yakın olduğu görülmüştür. R22 soğutucu akışkanı ve alternatiflerinin performanslarını, kızılötesi görüntü analizi ile gerçekleştirmek için PCSA ve yüzey sıcaklık bilgi esaslı COPYS olmak üzere, iki yöntem önerilmiştir. Sayısal ve görsel uygulama sonuçlarına göre, R22 soğutucu akışkanına en yakın performansı sırasıyla R438A, R417A, R422D ve R422A göstermiştir.

Abstract:
The aim of this study is to examine the ozone friendly R417A, R422A, R422D and R438A refrigerants, which are alternatives to the R22 refrigerant in a commercial type refrigeration system. In this study, experimental and thermal image processing methods were used to determine energy parameters such as refrigeration capacity and coefficient of performance (COP) by taking infrared images from the system through measurements.
The original aspect of this thesis study is that the performance of the refrigerants in commercial type refrigeration systems was determined using the thermal image analysis processing technique instead of the measurement values to be taken from the system.
In the system, K-type thermocouple and pressure transmitter were used to measure the temperature and pressure values. An energy analyzer was used to measure the electricity consumption of the compressor. These data were transferred to the computer with a data logger device and according to the desired time periods using a scanner, alarm device, converter, process monitoring record and control program. 
The results obtained in the calculation study with the infrared image enhancement model based on the gravitational force and lateral limitation networks revealed the edges not only by increasing the contrast and detail information of the proposed algorithm, but also by providing a clear image through blur removal. The performances of the R22 refrigerant and its alternatives were compared by theoretically using the Chemours refrigerant expert fluid software and by accepting the COP value as the reference value. It was observed that the refrigerants that produce the closest results to the COP values obtained using R22 were R438A, R417A, R422D and R422A, respectively. According to the mathematical method calculation results, the COP values of the R22 refrigerant and its alternatives R422A, R422D, R417A and R438A were compared in the commercial type refrigeration system. R438A, R417A, R422D and R422A refrigerants were found to be close to the COP value obtained with R22, respectively. Two methods, namely, the PCSA and surface temperature information based COPST were proposed to analyze the performances of R22 refrigerant and its alternatives with infrared image analysis method. According to the numerical and visual application results, R438A, R417A, R422D and R422A showed the closest performance to R22 refrigerant, respectively.