Soğutma sistemi buharlaştırıcılarında alternatif kar çözdürme yöntemleri ve uygulamaları
Methods and application of alternative defrost systems for evaporator of cooling systems
Yazar: ERCAN GÜMÜŞ
Danışman: DOÇ. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ ; PROF. DR. AHMET DURMAYAZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Enerji Enstitüsü / Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Buzdolabı = Refrigerator ; Buzlanma = Icing ; Deneysel inceleme = Experimental research ; Kar çözme yöntemi = Defrost method ; Soğutma = Cooling ; Soğutma sistemleri = Cooling systems

Özet:
Son yıllarda kullanımı artan karlanmanın otomatik olarak giderildiği buzdolaplarında karlanma olayı, buzdolabı kabin havasında bulunan nemin buharlaştırıcı yüzeylerinde yoğuşması ve zamanla artarak bir kar tabakası haline gelmesiyle gerçekleşmektedir.Buzdolabı buharlaştırıcısında meydana gelen bu karlanma olayı bir çok nedenden dolayı sistemin performansını kötü yönde etkilemekte, sistemden uzaklaştırılmadığı takdirde, soğutmanın gerçekleşmesini engellemektedir. Bu durumda, sistemin performans katsayısı azaldığı gibi enerji tüketim değerleri de büyük ölçüde artmaktadır. Diğer yandan, evsel buzdolaplarında genellikle kullanılan elektrikli ısıtıcılar kar çözdürme işlemini her ne kadar başarı ile gerçekleştirse de, buzdolabında ek bir enerji tüketimine sebep olmaktadır. Bu durumda, elektrikli ısıtıcıların sistemden çıkarılması ve yerlerine kullanılabilecek alternatif kar çözdürme yöntemlerinin uygulanması büyük önem kazanmaktadır.Bu tez çalışmasında, buzdolabı mevcut kar çözdürme mekanizmalarının yerine kullanılabilecek alternatif kar çözdürme uygulamaları ile kar çözdürmeden kaynaklanan enerji tüketiminin azaltılabilirliğinin irdelenmesi amaçlanmaktadır.Bu amaç ile gerçekleştirilen çalışmalar kapsamında üç farklı kar çözdürme yöntemi üzerine deney düzenekleri kurulmuştur. Kurulan deney düzeneklerinde gerçekleştirilen çalışmalarda, yöntemlerin uygulanabilirlikleri ve üstünlükleri yanısıra enerji tüketimini azaltmaya sağlayacakları katkıları da belirlenmeye çalışılmıştır.Alternatif sıcak gaz ile kar çözdürme yöntemi için üç farklı prototip oluşturulmuş ve deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Kar çözdürme süreleri ele alınarak, orijinal durum ile karşılaştıma yapılmıştır.Sıcak sıvı ile kar çözdürme yöntemi üzerine kurulan deney düzeneğinde, ısıl kütleyi oluşturan sıvının sıcaklığı ve miktarı ile kar çözdürmeyi sonlandırma sıcaklığının farklı değerleri deneylerle irdelenmiştir. Gerçekleştirilen analizler neticesinde; ısıl kütle sıcaklığının ve miktarının arttırılmasının, kar çözdürme süresinin kısalmasında ve enerji tüketiminin azalmasında etken olduğu ortaya konmuştur.Ters akışlı soğutma çevrimi ile kar çözdürme yöntemi üzerine kurulan deney düzeneği üzerinde gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, ters akışlı soğutma sırasında kullanılan solenoid valfin açıklığının sisteme etkisi farklı yönleriyle irdelenerek ortaya konmuştur. Deneysel çalışmalar sonucunda, ters akışlı soğutma çevriminde sistemin ısıtma performansı hakkında bilgi sahibi olabilmek amacıyla ısıtma etkinlik katsayısı, prosesin başlatılmasından itibaren beş dakikalık aralıklarla belirlenmiştir.

Abstract:
Frosting phenomena on the eveporator in no-frost refrigerators which have been widely used recently, is due to condensation of humidity in the refrigerator cabinets air on evaporator surfaces resulting a frost layer.As a result of many reasons, frosting phenomena occuring on the evaporator of refrigerator has unfavorable effects on the performance of the system and unless eliminated from the system, it prevents cooling. In such a situation performance of the system decreases as energy consumption increases substantially. On the other hand, although electrical heaters used in domestic refrigerators achieve successful defrosting, they cost an additional energy consumption. For this reason, it is important to replace electrical heaters with alternative defrosting methods.The aim of this thesis is to consider alternative defrost methods which may be used in place of already existing ones and to investigate the possibility of limiting energy consumption resulting from defrost process.For this purpose, experimental setups regarding 3 different defrost methods were established. Studies have been carried out on these experimental setups in order to determine their applicability and advantages of the methods as well as their contribution to limit the energy consumption.For the hot-gas defrost method, three different prototypes were formed and experiments were carried out. Regarding the defrosting times, comparisons with the original electrical-heater defrost method have been done.On the experimental setup of warm liquid defrost method, temperature and volume of the thermal mass and termination temperature of the defrost were differentiated and investigated with experiments. As a result of the analysis, it has been proved that differentiating of temperature and volume of the thermal mass causes to shorten the defrosting time by minimizing the energy consumption.At the experiments with the experimental setup of reverse-cycle defrost method, the effect of the degree of opening of the manual expansion valve to the system was examined with different ways. Finally, the coefficients of the performance for heating process were determined by the aid of the results of measurements for 5 minutes interval with the start of defrosting until its termination.