No-frost derin dondurucu içindeki sıcaklık dağılımı ve hava akışının incelenmesi
Investigation of temperature distribution and air flow in a no-frost freezer
Yazar: MUSTAFA BARIŞ PAKDİL
Danışman: DOÇ. DR. MELİKE NİKBAY
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akış analizi = Flow analysis ; Akışkanlar dinamiği = Fluid dynamics ; Buzdolabı = Refrigerator

Özet:
No-frost buzdolaplarında kabin içerisindeki sıcaklık dağılımı enerji tüketimi açısından önemlidir. Yiyecekleri temsil eden ölçüm paketleri ile yapılan deneylerde paketler arasındaki farkın en aza indirgenmesinin enerji tüketimini iyileştirdiği görülmektedir. Bu sebeple no-frost dolapların özelliği olan hava sağlama sistemi üzerinde değişiklikler yaparak kabin içindeki sıcaklıklara etki etmek mümkündür.Bu çalışmayı literatür çalışmalarından farklı kılan özellik hava sağlama sisteminin kapalı çevrim olmasıdır. Literatürde varolan çalışmalarda debi değeri sınır şartı olarak verilmektedir. Hava sağlama sisteminin tamamının modellendiği bu çalışmada ise sistem içinde debi incelemesi yapmak mümkün olmuştur. Daha sonra bu sonuçlar deneysel çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Bulunan sonuçlar birbirlerine çok yakın olduğu için yapılan diğer analizlerin de doğruluğu kabul edilmiştir.Çalışmada farklı üfleme delikleri konfigürasyonları kullanılarak da incelemeler yapılmıştır. Bu analizlerin sonucunda toplam debi ve her bir üfleme deliğinden çıkan debi değerleri verilmiştir. Debinin yanında kabin içinde sıcaklık dağılımları ve deneysel çalışmalarla uyumluluğu gösteren ölçüm paketlerinin sıcaklık dağılımları verilmiştir.Yapılan deneyler ve bunları destekleyen analizler doğrultusunda kabin içinde sıcaklıklar duvarlara yaklaştıkça artmaktadır. En soğuk paketler alt bölgeye yakın olup en sıcak paketler üst bölgelerde çıkmaktadır. En yüksek üfleme debileri ise hava sağlama sistemi boyunca hava akışı doğrultusunda bulunan alt ve üst üfleme deliklerinde görülmektedir. Bununla birlikte, hava sağlama kanalı üzerinde ve normali kanal içindeki hava akışına dik doğrultuda olan üfleme delikleri kısıldıkça, toplam debinin arttığı, alt ve üst delikler kısıldığında ise toplam debinin azaldığı görülmüştür.

Abstract:
In a no-frost refrigerator, homogenity of the cabinet temperature distribution is important for reducing energy consumption. Minimizing the temperature differences between the loaded packages (which represent foods) provides a beter energy comsumption. Reducing the energy consumption is possible by changing the air supply system characteristics of a no-frost refrigerator.What makes this study different from similar literature studies, is that the airsupply system is modelled as a closed-loop system while former studies mass flow rates are given as boundary conditions. However, in this study, the air supply system is completely modeled so that mass flow rates could be investigated numerically as well. Furthermore the CFD analysis were validated with experimental studies.Computational analysis for different air supply hole configurations were also used in this study. As a result of the analysis for each hole and for total air supply mass flow rates are computed and the temperature distribution in the cabinet are visualised. And the results are validated with the experimental studies.Validated from the computational analysis and the experimental studies, it is seen that temperature values increase in the neighbourhoods of the walls of the cabinet. The coolest packages are found to be in the bottom regions while the warmest ones are in the upper regions. The highest mass flow rates are at the holes which are through the airflow while the lowest rates are found at the holes which are perpendicular to the airflow direction in the airsupply system duct. Another observation in the study is that, decreasing the total area of the holes which are perpendicular to the airflow direction in the duct increases the total mass flow rate. In the other hand, decreasing the total area of the uppest and lowest holes, whose normal direction is same as the airflow direction in the duct, decreases total mass flow rate also decreases.