Su soğutmalı soğutma makinasında ısı değiştiricisinin enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analysis of heat exchanger in a water cooled refrigeration system
Yazar: İBRAHİM KARAÇAYLI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. LÜTFİYE ALTAY ; PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Enerji ihtiyaçlarının artmasına karşın enerji kaynaklarının sınırlı olması bilim insanlarını alternatif enerji kaynaklarına, enerjinin tasarruflu kullanılmasına ve atık enerjiden tekrar yararlanma yöntemleri geliştirmeye yöneltmiştir. Enerjinin tasarruflu tüketilmesi ve atık enerjinin değerlendirilmesi maksadıyla geliştirilen yöntemlerden birisi de atık su ısısının ısı pompalarında kullanılmasıdır.
Bu tez çalışmasının amacı; su soğutmalı bir soğutma makinasında su sıcaklığının ve su debisinin sistem verimine olan etkisinin deneysel olarak incelenmesidir. Bu amaçla Ege Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulunda atık su özelliklerinde şebeke suyu ile soğutmalı 1090 W kapasiteli yoğuşturucu kullanılarak bir soğutma makinası kurulmuştur. Soğutma makinasında yoğuşturucuda ısınan su fanlı serpantinden geçirilerek suyun sıcaklığı sabit tutulmaktadır. Buharlaştırıcı basıncı 1 bar, yoğuşma basıncı 7 bar ve 27℃ sıcaklığında atık su debisi 200, 300 ve 400 l/h için deneyler tekrarlanmıştır. Daha sonra atık su sıcaklıkları 27℃, 28℃ ve 29℃ olacak şekilde değiştirilerek atık su debisi 200, 300 ve 400 l/h için tekrarlanmıştır. Yoğuşturucu ünitesinin ısı transferi katsayısı hesaplanmıştır. Sistemin performansının değerlendirilmesi için enerji ve ekserji analizleri yöntemleri uygulanmıştır.
Bu tez çalışmasında 27℃ sıcaklığında atık su debisinin yükselmesi ile yoğuşturucu ısı transferi katsayısı % 103.1, yoğuşturucudan atılan ısı % 25.3, soğutma etkinlik katsayısı % 4.4 artmıştır. Atık su sıcaklığı 200 l⁄h su debisinde atık su sıcaklığının yükselmesi ile yoğuşturucu ısı transferi katsayısı % 36.8, yoğuşturucudan atılan ısı % 36.7, soğutma etkinlik katsayısı % 3.8 artmıştır. 200 l/h su debisinde atık suyun sıcaklığının yükselmesiyle yoğuşturucu ünitesinin ekserji yok oluşu (yıkımı) % 89.1 artarken yoğuşturucu ünitesinin ekserji verimi % 6.8 azalmıştır. 29℃ sıcaklığındaki atık suyun debisi yükselmesiyle yoğuşturucu ünitesinde ekserji yıkımı % 12.0 azalırken tüm sistemin ekserji verimi % 10.3 artmıştır.

Abstract:
Despite the increasing energy needs, the limited availability of energy resources and the importance of global warming have led scientists to develop alternative energy sources, conservatively use energy and reuse waste energy. One of the methods developed for saving energy consumption and evaluating the waste energy is the use of wastewater heat in heat pumps.
The main objective of this thesis is to experimentally examine the effect of waste water flow and temperature on the system efficiency of the waste water cooling refrigeration system. For this purpose, a refrigeration system where a condenser with a cooling capacity of 1090 W was used and water was assumed to have the properties of the wastewater was installed in Ege University Ege High Vocational Scholl. In the refrigeration system, the temperature of the water that heated in the condenser is kept constant by passing through fan coil. Experiments were repeated for wastewater flow rates of 200, 300 ve 400 l/h under conditions of 1 bar evaporation pressure, 7 bar condensation pressure and 27℃ water temprature. Then, the wastewater temperatures were changed to 27℃, 28℃ and 29℃ while experiments were repeated for wastewater flow rates of 200, 300 ve 400 l/h. Overall heat transfer coefficient of the condenser unit was determined. The energy and exergy analysis methods were used to evaluate the performance of the system.
In this thesis, the heat transfer coefficient of the condenser, the heat removed from the condenser, and the coefficient of performance for cooling increased by 103.1%, 25.3% and 4.4% respectively with the increase in the wastewater volumetric flow rate at a temperature of 27℃ The heat transfer coefficient of the condenser, the heat removed from the condenser, and the coefficient of performance for cooling increased by 36.8%, 36.7% and 3.8% respectively with increasing the wastewater temperature at a wastewater volumetric flow rate of 200 l⁄h. At this flow rate, the exergy destruction in the condenser unit increased by 89.1% with the increase in the wastewater temperature while the exergy efficiency of the condenser unit decreased by 6.8%. At a wastewater temperature of 29℃, with increasing the water flow rate, the exergy destruction in the condenser unit decreased by 12.0% while the exergy efficiency of the whole system increased by 10.3%.