R407C/R32-R290-R600a Kaskad Soğutma Sisteminde PWM elektronik genleşme valf açıklığının sistem performansına olan etkilerin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effects of PWM electronic expansion valve opening on system performance in R407C/R32-R290-R600a Cascade Refrigeration System
Yazar: MEHMET BORA AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞAFAK ATAŞ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Genleşme = Expansion ; Kademeli soğutma = Cascade refrigeration ; Soğutma sistemleri = Cooling systems ; Soğutucu akışkanlar = Refrigerants

Özet:
Bu çalışmada kaskad soğutma sistemi üzerinde deneysel çalışmalar yapılmıştır. Kaskad soğutma sistemlerinde birden fazla kademe vardır. Kullanılan iki kademeli kaskad soğutma sisteminde yüksek sıcaklık çevrimi tarafı kondenser, düşük sıcaklık çevrimi tarafı evaporatör olarak çalışmaktadır. İki sistem plakalı paralel akışlı bir ısı eşanjörü ile birbirlerine bağlanmıştır. Isı değiştiricisi ilk çevrim olan yüksek sıcaklık çevrimi tarafı evaporatörü, düşük sıcaklık çevrimi tarafı ise kondenseri olarak çalışmaktadır. Yüksek sıcaklık çevrimi (YSÇ) tarafında R407C soğutucu akışkanı kullanılırken, düşük sıcaklık çevrimi (DSÇ) tarafında ise R32-R290-R600a soğutucu akışkanlardan oluşan karışımları kullanılmıştır. ODP değerleri sıfır ve GWP değerleri farklı, alternatif soğutucu akışkan karışımlarından oluşan çevreye duyarlı ve ozon tabakasına tahribatı en az soğutucu akışkanlar tercih edilmiştir.
 
Kaskad soğutma sisteminde PWM elektronik genleşme valf (EGV) açıklığının sistem performansına olan etkilerin deneysel incelenmiştir. Kullanılan soğutucu akışkan ve karışımlarının potansiyelini değerlendirmek ve hangi soğutucu akışkan çiftinin kaskad soğutma sisteminde daha iyi performans gösterdiğini bulmak için analiz yapılmıştır.

Deneylerde, her bir soğutucu akışkan ve karışımları için sistemin aynı çalışma şartlarında soğutma performansı kompresör giriş-çıkış, kondenser giriş-çıkış, ısı değiştiricisi giriş-çıkış sıcaklıkları, alçak basınç, aşırı kızgınlık değerleri, Elektronik genleşme valfi açıklığı, DSÇ kompresörü çektiği akım ve toplam tüketilen elektrik enerjisi termodinamik yönden karşılaştırarak incelenmektedir.

Toplam elektrik enerjisi tüketimi düşük sıcaklık bölgesinde R32 soğutucu akışkanı kullanılan deneyde 4,460 kWh, R32-R290-R600a soğutucu akışkanlardan oluşan karışımının kullanıldığı deneyde 4.508 kWh ve R32-R290 soğutucu akışkanlardan oluşan karışımının kullanıldığı deneyde ise 4,658 kWh olarak ölçülmüştür. Uygulanan üç deneyin analizleri sonucunda en düşük mahal sıcaklığı düşük sıcaklık çevriminde R32-R290-R600a soğutucu akışkanlardan oluşan karışımının kullanıldığı deneyde elde edilmiştir. En düşük mahal sıcaklığına ulaşılan deneyde ortalama valf açılığı en yüksek olduğu hesaplanmıştır.

Abstract:
In this study, experimental studies were carried out on the cascade refrigeration system. Cascade refrigeration systems have more than one stage. In the two-stage cascade refrigeration system used, the high temperature loop side works as a condenser and the low temperature loop side works as evaporator. The two systems are connected to each other by a plate parallel flow heat exchanger. The heat exchanger works as the evaporator on the high-temperature cycle side and the condenser on the low-temperature cycle side, which is the first cycle. While R407C refrigerant was used on the high temperature cycle (HTC) side, mixtures of R32-R290-R600a refrigerants were used on the low temperature cycle (LTC) side. Refrigerants with zero ODP values and different GWP values, environmentally friendly refrigerants consisting of alternative refrigerant mixtures and the least destruction to the ozone layer were preferred. 
The effects of the PWM electronic expansion valve (EEV) opening on the system performance in the cascade refrigeration system were investigated experimentally. Analysis was conducted to evaluate the potential of the refrigerants and mixtures used and to find out which refrigerant pair performed better in a cascade refrigeration system.

In the experiments, the cooling performance of the system for each refrigerant and its mixtures under the same operating conditions, compressor inlet-outlet, condenser inlet-outlet, heat exchanger inlet-outlet temperatures, low pressure, superheat values, electronic expansion valve opening, LTC compressor current drawn and total The consumed electrical energy is examined by comparing thermodynamics.

Total electrical energy consumption was measured as 4,460 kWh in the experiment using R32 refrigerant in the low temperature region, as 4.508 kWh in the experiment where the mixture of R32-R290-R600a refrigerants was used, and as 4,658 kWh in the experiment where the mixture of R32-R290 refrigerants was used. As a result of the analyzes of the three experiments, the lowest room temperature was obtained in the experiment where a mixture of R32-R290-R600a refrigerants was used in the low temperature cycle. In the experiment where the lowest room temperature was reached, it was calculated that the average valve opening was the highest.