Buzdolabı iç sıcaklık dağılımının kararsız rejimde modellenmesi ve ısı kazançlarının belirlenmesi
Modelling of the unsteady temperature distribution of a refrigerator and determination of heat gains
Yazar: MERVE SELVİBOY
Danışman: PROF. DR. HASAN ALPAY HEPERKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Özellikle son yıllarda enerji yönetimi büyük önem kazanmış, bu sebeple de ABD ve Avrupa'da binalardaki enerji sınıfları ve hesaplamaları oldukça gözde konular haline gelmiştir. Binalardaki enerji sınıfları sertifikalandırma sistemleri oluşturulmuş ve bu sertifikalandırmada ise binalarda kullanılan ısı pompaları ve soğutma sistemleri soğutucu akışkanlarının "Ozon Yıkım Potansiyeli (ODP)" ve "Küresel Isınma Potansiyeli (GWP)" değerlerinin düşük olması sertifika için yüksek puan getirmektedir. Dolayısı ile konutlardaki ısı pompaları ve soğutma sistemlerinde, uygun akışkanların kullanılması kaçınılmazdır. Bu sebeple çalışmada öncelikle uygun soğutucu akışkanlar irdelenecek, ardından bir buzdolabı dondurucu (freezer) kısmı CFD analiz programı olan Ansys Fluent ile modellenmiş, doğal taşınım halinde farklı sıcaklıklarda zamana bağlı olarak iç sıcaklık dağılımı incelenmiştir. Buzdolabı dondurucu kısmı daha soğuk bir bölme olduğundan, daha fazla ısı kaybı olmaktadır. Bunun sonucu olarak da kompresör durma-çalışma zamanlarına birebir etki etmektedir. Bu nedenle çevrim kayıpları kompresör durduğu an başlamaktadır ve bu da COP olarak isimlendirilen, sistemin soğutma yükünün, kompresörün çektiği güce oranından belirlenen sistem performansını direkt olarak etkilemektedir.
Çalışmanın birinci bölümünde buzdolabı çalışma prensibi aktarılacak, literatür araştırması hakkında bilgi verilip, tezin amacı kısaca açıklanacaktır.
İkinci kısımda soğutucu akışkanlar termodinamik ve termofiziksel özellikleri açısından incelenerek ve genel bir karşılaştırma yapılacaktır.
Üçüncü kısımda modellenen buzdolabının özellikleri verilecek, CFD ile yapılan sayısal ve teorik çalışmalar aktarılacaktır.
Son kısımda ise sonuçlar ve öneriler aktarılacaktır.

Abstract:
Energy management has become even more important in the recent years. Assessment of the building's energy class and the calculation of the energy performance have become favorite topics in the USA and Europe. Certification systems have been established for the building energy class. To obtain higher points from the certification audit, refrigerants used in the cooling systems and heat pumps should have lower ODP and GWP values. Therefore, the use of a suitable refrigerant is unavoidable in the heating and cooling systems of buildings.
In this study, suitable refrigerants have been examined and a refrigerator's freezer section has been modelled with a CFD analysis program (Ansys Fluent) and finally the internal temperature distribution has been investigated as a function of time considering natural convection at different temperatures. The refrigerator freezer section is cooler than the fresh food section; it experiences a higher heat loss, which affects the operation and idle periods of the compressor; it can easily be affected by these temperature fluctuations. Cycle losses begin as the compressor halts and it directly affects the system performance which is determined by the ratio of system cooling load and the compressor power.
In the first part of the thesis, refrigerator working principles are explained and a literature survey is given together with the aim of the study.
In the second part of this work, refrigerants are examined in terms of thermophysical and thermodynamic properties and a general comparison is made.
In the third part, refrigerator general properties of the model are presented and the CFD analysis results are discussed.
Finally, general results and suggestions for further studies are presented.