Soğutucuların dondurucu bölmesinde çalışma oranına etki eden parametrelerin incelenmesi
Investigation of the parameters affecting on the runtime of the refrigerator freezer
Yazar: ONUR POYRAZ
Danışman: PROF. DR. İSMAİL TEKE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji tüketimi = Energy consumption ; Sıcaklık dağılımı = Temperature distribution

Özet:
Günümüzde artan dünya nüfusuyla birlikte enerji tüketiminin artması buna karşılık doğal kaynakların sınırlı olması sebebiyle birçok sektörde olduğu gibi beyaz eşya sektöründe de soğutucuların enerji verimliliğinin önemi artmaktadır. Bu sebeple soğutucuların kapasiteleri ve soğutma performansları düşürülmeden enerji verimliliği daha yüksek ürünlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla araştırmacılar soğutucu sistemlerin farklı parametrelerini inceleyerek enerji tüketimi konusunda birçok eniyileme çalışmaları yürütmektedirler.Bu çalışmada bir soğutucunun dondurucu kabininde sistem parametrelerinden olan hava debisi ve buharlaştırıcı sıcaklığı incelenmiştir. Gerçekleştirilen deneysel çalışmalar ile bu parametrelerin soğutma çevrimi çalışma oranına etkileri tespit edilmiştir. Daha sonra soğutucu çalışma oranı enerji tüketimi ile ilişkilendirilmiştir. Böylece incelenen soğutucunun dondurucu kabininde buharlaştırıcı sıcaklığı ve hava debisine bağlı olarak enerji tüketiminin en düşük olduğu sistem koşulları tespit edilmiştir.Çalışmanın ilk bölümünde soğutucuların genel çalışma yönteminden ve literatürde soğutucular için sıcaklık dağılımı, hava hızı ve enerji tüketimi konularında yapılmış çalışmalar sunulmuştur.Çalışmanın ikinci bölümünde dondurucu kabin içerisinde hava debisi ve buharlaştırıcı sıcaklığının değiştirilebildiği böylece farklı koşullar altında çalışma oranı değişimlerinin incelenebildiği deney düzeneği anlatılmaktadır. Deney şartlarının kontrol edilmesi için kullanılan deney düzeneği ekipmanları ve teknik özellikleri detaylı olarak sunulmuştur. Ayrıca deney düzeneği elemanları için yapılan belirsizlik analizi bu bölümde paylaşılmaktadır.Çalışmanın üçüncü bölümünde deneylerde kararlı durum şartlarının sağlanması için kontrol edilen ekipmanlar ve kontrol yöntemleri anlatılmaktadır. Ayrıca bu bölümde deney sonuçları değerlendirilerek buharlaştırıcı sıcaklığı ve hava debisinin dondurucu kabin çalışma oranına ve enerji tüketimine olan etkileri sunulmaktadır.Çalışmanın dördüncü bölümünde soğutucu çalışma oranı modelinin oluşturulması ile ilgili bilgiler paylaşılmaktadır. Ayrıca bu bölümde dondurucu kabinde buharlaştırıcı sıcaklığı ve hava debisine bağlı olarak ölçülmüş çalışma oranı deney sonuçları oluşturulan model sonuçları ile karşılaştırılmaktadır.Çalışmanın beşinci bölümünde gerçekleştirilmiş deneysel çalışmaların sonuçları sunulmuştur.

Abstract:
Nowadays, natural resources are limited with respect to the increasing world population. Thus, the energy efficiency of the refrigerators in household goods market is gaining importance along with many other markets. For this reason, the need for manufacturing more energy efficient products becomes more important without sacrificing the refrigerator capacity and refrigeration performance. In order to meet this requirement, researchers are working on optimization of refrigeration systems by inspecting different parameters.In this study, system parameters of airflow rate and evaporation temperature of a freezer compartment of a refrigerator are investigated. The effect of these parameters on the runtime of the refrigeration cycle is experimentally evaluated. Then, a relationship between the runtime and the energy consumption of the refrigerator is obtained. Hence, for the considered refrigerator freezer cabinet, the system conditions; the evaporation temperature and the airflow rate; that are providing the lowest energy consumption are obtained.In Chapter 1, the general operational principles of the refrigerators are explained and the detailed literature survey based on the temperature distribution, airflow rate and energy consumption of the refrigerators is presented.In Chapter 2; the experimental setup, which allows varying the runtime of the refrigeration system under various operating conditions by changing the evaporation temperature and airflow rate in the freezer cabinet, is explained. The experimental equipment used in controlling the experimental conditions and their technical specifications are presented in detail. Also, the uncertainty analysis of the instrumentations is explained in this section.In Chapter 3, the equipments that are used to control the steady state conditions of the experiments and their control methods are explained. Also, the effects of evaporation temperature and the airflow rate on the runtime ratio and the energy consumption of the freezer compartment are presented.In Chapter 4, the modeling study of the runtime based on the evaporation temperature and the airflow rate is presented, and the comparison of the modeling and the experimental runtime results is provided.In Chapter 5, the experimental results are presented.