R744/R134A kaskad soğutma sisteminin enerji ve ekserji analizi /
Yazar: ADNAN GÜNEY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünyada var olan enerji kaynaklarının sınırlı olduğu ve giderek azaldığı gerçeği her geçen gün daha çok gündeme gelmekte, mevcut enerjiyi daha etkili kullanabilme, kullanılan enerjiden daha yüksek verim elde edilebilmesi için sistemler sürekli olarak iyileştirilmeye çalışılmaktadır. Bu olgunun yanında, bir diğer önemli konu olarak, giderek artan çevre bilinci ve sistemlerde kullanılan çevre dostu, doğaya zarar vermeyen ürünlerin kullanımı karşımıza çıkmaktadır. Çevresel yaptırımların ve enerji ekonomisinin öneminin arttığı bu dönemde, soğutma sistemlerinde, alternatif soğutkanlara yönelim bir zorunluluk haline gelmiştir. R744 akışkanı hem çevreye zarar vermeyen doğal bir ürün olması hem de termofiziksel özelliklerinin iyi olması sebebiyle, kurulan bir kaskad soğutma uygulamasında soğutucu akışkan olarak seçilmiş, üst çevrim olarak da diğerlerine nazaran daha çevreci olmasından dolayı R134A sistemi uygulanmıştır.
Bu çalışmada,  ilk aşamada R744 akışkanının çevresel ve termofiziksel özellikleri incelenmiş olup, daha sonra kaskad sistemli, ticari bir uygulamanın pratik incelemesi anlatılmış, incelenen sistemin dizaynı, kullanılan ana ekipmanlar ve sistemin termodinamik performansı açıklanmıştır.  Sistem üzerinde belli noktalardan ölçümler alınmış ve bu ölçüm değerleri kullanılarak, I. Yasa ve II. Yasa analizleri yapılmıştır. Sistemdeki enerji dengesi, çevrimdeki her bir ana elemanının tersinmezlik neticesinde oluşan kaybı ve sistem üzerindeki kayıp oranları gösterilmiş, üzerinde durulması, iyileştirilmesi gereken ekipmanlar tespit edilmiştir. Burada genel kaskad sistem COP değeri 1,14 olarak bulunurken, soğutma sistemlerinin kalbi olan kompresörde R744 akışkanlı kompresörün daha verimli olduğu görülmüştür. Kayıpları incelediğimizde, her iki sistem için en düşük kaybın genleşme valfinde, evaporatör ve kondenserlerin de en yüksek kayıp noktası oldukları tespit edilmiştir. 
Ayrıca bu çalışmayla, R744/R134A sistemli bir derin muhafaza uygulamasından elde edilen pratik deneyimler tartışılmış ve bu deneyimler sonucunda iyileştirmeye yönelik bir takım önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
Due to the fact that world energy resources are limited and diminishing, attempts are made in order to achieve energy efficient systems. Another important issue is the utilization of environmentally friendly products. Due to the environmental sanctions and importance of energy economy, the use of alternative refrigerants in cooling systems is of vital importance. In this thesis, R744 refrigerant is chosen at the working fluid for the lower stage of the cascade refrigeration system due to its favorable thermo-physcial properties and being environmentally friendly. R134a is chosen as the refrigerant for the upper stage of the cascade refrigeration system since it is also environmentally friendly working fluid.
In this study, the environmental and thermo-physcial properties of R744 refrigerant are discussed. Then an industrial application of a cascade refrigeration system using R744 is described with its components in detail. First and second law analysis of thermodynamics are conducting by using the measured data taken from the system. Energy balance , exergy loss of each component and exergy loss ratios are determined and the components that need to be improved are identified using second law analysis. The COP value of the overall cascade system is found to be 1.14 and it is observed that the compressor of the lower stage where R744 is used as the working fluid is more efficient. The lowest exergetic losses are observed in the expansion valves while the highest losses are observed in the evaporator and condenser.
In this study, the practical experiences for the cooling system using R744/R134a cascade refrigeration are also discussed and some suggestions are mad for improvement of the systems.