Ejektör genleştiricili otobüs klimasında ejektör boyutlarının HAD yöntemi kullanılarak belirlenmesi
Determination of the ejector dimensions using the CFD method for the bus air conditioner with ejector expansion
Yazar: HAKAN AKGÜN
Danışman: DOÇ. DR. ŞABAN ÜNAL
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enjektörler = Injectors ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Klima sistemleri = Climate systems ; Otobüs = Bus

Özet:
Klima sistemleri, yolcu taşımacılığında yaygın bir şekilde kullanılan otobüslerin hemen hemen hepsinde mevcuttur. Klima kompresörü gücünü otobüsün motorundan almaktadır. Klimada kullanılacak ejektör sistemi ile genleşme valfinde harcanan işin bir kısmının geri kazanımı ile kompresöre giren soğutucu akışkanın giriş basıncı yükseltilerek kompresör işi azaltılabilir. Bu çalışmada, soğutucu akışkan olarak R134a kullanılan bir midibüs klimasında ejektör kullanılması durumunda sistemin performansındaki değişim incelenmiştir. Öncelikle, analitik ve sayısal yöntemler kullanılarak ejektördeki akış bir boyutlu olarak analiz edilmiştir. Buradan elde edilen sonuçlara göre ejektör boyutlandırılmış ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğine (HAD) uygun model oluşturulmuştur. HAD yardımıyla ejektördeki akışın iki boyutlu analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlerde, ejektörlü sistemde kompresör giriş basıncının %26 oranında arttığı görülmüştür. HAD hesaplamalarında, lüle konumu, boğaz çapı, karışım bölgesi çapı, lüle uzunluğu, karışım bölgesi uzunluğu, difüzör uzunluğu, lüle ve difüzör açılarının akış oranı ve basınç yükseltme miktarlarına etkileri incelenmiştir. Buna göre NXP değerinin 0 ile 1 arasında olması, boğaz çapının 2mm olması, karışım bölgesi çapının 6mm ile 7mm arasında olması, ıraksak lüle açısının 0,6 ile 0,67, arasında olması, karışım bölgesi uzunluğunun 150mm olması, difüzör uzunluğunun 100mm ile 120mm arasında olması, difüzör açısının ise 0,65 ile 0,7 arasında olması ideal ejektör ölçüleri olduğu görülmüştür. HAD sonuçlarına göre söz konusu parametrelerde uygun değişiklikler yapmak suretiyle ejektör performansında artış sağlanabileceği görülmüştür.

Abstract:
Almost all buses that are commonly utilized for passenger transportation have air conditioning systems. The air conditioner compressor takes its power from the bus engine. With the ejector system to be used in the air conditioner, some of the work spent on the expansion valve can be recovered and the compressor work can be reduced by increasing the inlet pressure of the refrigerant entering the compressor. Thus, by raising the input pressure of the refrigerant entering the compressor, the compressor workload may be decreased. In this study, the change in the performance of the system in the case of using an ejector in a midibus air conditioner using R134a as the refrigerant was investigated. First, the flow in the ejector was analyzed in one dimension using analytical and numerical methods. According to the results obtained from here, the ejector was dimensioned and a model suitable for Computational Fluid Dynamics (CFD) was created. Two-dimensional analyzes of the flow in the ejector were performed with the help of CFD. In the analysis, it was observed that the compressor inlet pressure increased by 26% in the system with ejector. The effects of nozzle position, throat diameter, mixing zone diameter, nozzle length, mixing zone length, diffuser length, and nozzle and diffuser angles on flow rate and pressure boosting amounts were investigated using CFD models. As a result, the NXP value is between 0 and 1, the throat diameter is 2mm, the mixing zone diameter is 6mm to 7mm, the diverging nozzle angle ranges between 0.6 and 0.67, the mixing zone length is 150mm, and the diffuser length ranges between 100mm and 120mm, the diffuser angle is between 0.65 and 0.7 are the optimal ejector dimensions. According to the CFD findings, making suitable adjustments to the aforementioned parameters may result in an improvement in ejector performance.