Teşhir tipi soğutucularda farklı soğutucu akışkan kullanımının incelenmesi: LCCP ve TEWI analizi
Invesigation of the use of different refrigerants in refrigerated display cabinets: LCCP and TEWI analysis
Yazar: MELİS ÖDER
Danışman: DOÇ. DR. ADNAN BERBER
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında teşhir tipi soğutucularda kullanılan farklı çeşitteki soğutucu akışkanların termodinamik performansı ve çevresel etkileri açısından yapılan değerlendirmeleri içermektedir. Çalışmada, teşhir tipi soğutucularda kullanılan R404A, R410A, R134A, R1234yf ve R290 beş farklı soğutucu akışkanın kullanımı üzerinde yoğunlaşılmıştır. Termodinamik analizler, Danfoss Coolselector2 programından belirlenen sınır şartlarıyla teşhir tipi bir soğutucuda farklı çeşitte soğutucu akışkan kullanımıyla kompresör güçleri, soğutma performans katsayıları ve ikinci yasa verimleri hesaplanmıştır. Kompresör güç tüketimleri karşılaştırıldığında doğal bir soğutucu akışkan olan R290 R404A'ya göre %11,34, R410A'ya göre %8,30, R134A'ya göre %5,75, R1234yf'e göre %2,69 oranında  daha az kompresör gücüne sahip olduğu görülmüştür. COP değerleri karşılaştırıldığında ise R290 soğutucu akışkanı R404A soğutucu akışkanına göre %11,40, R410A'ya göre %9,10, R134A'ya göre %5,95, R1234yf'e göre %2,09 oranında daha fazla soğutma performansına sahip olduğu bulunmuştur. İkinci yasa verimlilik sonuçlarına göre R404A, R410A, R134A, R1234yf ve R290 soğutucu akışkanları için sırasıyla %47,71, %48,95, %50,65, %52,73 ve %53,85 olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar, R290 soğutucu akışkanın diğer akışkanlara kıyasla daha düşük kompresör gücü tükettiğini, daha yüksek soğutma performansı ve daha yüksek verimlilik gösterdiğini ortaya koymuştur. Çevresel etkilerin değerlendirilmesi için yapılan LCCP (Yaşam Döngüsü İklim Performansı) analizi, soğutucu akışkanların üretiminden bertarafına kadar olan süreçte toplam sera gazı emisyonlarını hesaba katmaktadır. R290 soğutucu akışkanı R404A'ya göre %40,61, R410A'ya göre %34,03, R134A'ya göre %27,63, R1234yf'e göre %13,3 oranında daha az LCCP değeri hesaplanmış olup aralarında çevreye en az zararı olan R290 soğutucu akışkanı olarak gözlemlenmiştir. Yüksek küresel ısınma potansiyeli değerlerine sahip R404A, R410A ve R134A gibi akışkanların, düşük küresel ısınma potansiyeli değerlerine sahip R1234yf ve R290'a göre daha yüksek LCCP değerlerine sahip olduğu bulunmuştur. TEWI (Toplam Eşdeğer Isınma Etkisi) analizi ise, doğrudan ve dolaylı emisyonları dikkate alarak akışkanların küresel ısınma potansiyellerini değerlendirir. TEWI değerleri R290 soğutucu akışkanı R404A'ya göre %45,96, R410A'ya göre %39,10, R134A'ya göre %32,22 ve R1234yf'e göre %16 oranında emisyon değeri daha düşük çıkmıştır. Bu analizler, R404A, R410A ve R134A gibi yüksek küresel ısınma potansiyeli değerlerine sahip akışkanların genellikle daha yüksek TEWI değerlerine sahip olduğunu, buna karşın R1234yf ve R290 gibi düşük KIP değerlerine sahip akışkanların daha düşük TEWI değerlerine sahip olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma teşhir tipi soğutucular için en uygun soğutucu akışkanın belirlenmesine yönelik kapsamlı bir analiz sunulmuştur.

Abstract:
This thesis evaluates the thermodynamic performance and environmental impacts of different types of refrigerants used in refrigerated display cabinets. The study focuses on the use of five different refrigerants such as R404A, R410A, R134A, R134A, R1234yf and R290 used in refrigerated display cabinets. Thermodynamic analyses, compressor powers, cooling performance coefficients and second law efficiencies were calculated by using different types of refrigerants in a refrigerated display cabinets with boundary conditions determined from Danfoss Coolselector2 program. When the compressor power consumption is compared, it is seen that R290, a natural refrigerant, has %11,34 less compressor power than R404A, %8,30 less than R410A, %5,75 less than R134A and %2,69 less than R1234yf. When COP values are compared, it is found that R290 refrigerant has %11,40 more cooling performance than R404A refrigerant, %9,10 more than R410A, %5,95 more than R134A and %2,09 more than R1234yf. According to the second law efficiency results, it was calculated as %47,71, %48,95, %50,65, %52,73 and %53,85 for R404A, R410A, R134A, R1234yf and R290 refrigerants, respectively. The results show that R290 refrigerant consumes less compressor power, has higher cooling performance and higher efficiency compared to other refrigerants. The LCCP (Life Cycle Climate Performance) analysis for assessing environmental impacts takes into account total greenhouse gas emissions from the production of refrigerants to their disposal. R290 refrigerant has a LCCP value of 40,61% less than R404A, %34,03 less than R410A, %27,63 less than R134A, %13,3 less than R1234yf and R290 is the least environmentally harmful refrigerant among them. Fluids with high global warming potential values such as R404A, R410A and R134A were found to have higher LCCP values than R1234yf and R290 with low global warming potential values. TEWI (Total Equivalent Warming Impact) analysis evaluates the global warming potential of fluids by considering direct and indirect emissions. TEWI values of R290 refrigerant were %45,96 lower than R404A, %39,10 lower than R410A, %32,22 lower than R134A and %16 lower than R1234yf. Whereas fluids with low global warming potential values such as R1234yf and R290 have lower TEWI values. In conclusion, this study presented a comprehensive analysis to determine the most suitable refrigerant for refrigerated display cabinets.