R1234YF ve R134A soğutucu akışkanlı taşıt iklimlendirme ve ısı pompası sisteminin karşılaştırmalı deneysel enerji ve ekserji analizi
Comparative experimental energy and exergy analyses of an automotive air conditioning and heat pump system using R1234YF and R134A
Yazar: MUKHAMAD SUHERMANTO
Danışman: PROF. DR. MURAT HOŞÖZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Bu çalışmada, R1234yf ve R134a soğutucu akışkanlı taşıt iklimlendirme ve ısı pompası sisteminin enerji ve ekserji performans parametrelerinin karşılaştırılması, klima ve ısı pompası modlarında sürekli rejimde çalışma durumları için yapılmıştır. Bu amaçla; R134a tipi iklimlendirme sisteminin bileşenlerinden laboratuvar amaçlı deneysel bir sistem kurulmuş ve mekanik ölçüm cihazlarıyla donatılmıştır. Deneysel sistemin klima modunda, her iki akışkan için dört farklı kompresör devrinde testler gerçekleştirilmiştir.  Buharlaştırıcı ve yoğuşturucu girişlerindeki hava akımlarının sıcaklıkları ise Tiçünite,hg=30°C ve Tdışünite,hg=30°C (Set1); Tiçünite,hg=35°C ve Tdışünite,hg=35°C (Set2);  Tiçünite,hg=40°C ve Tdışünite,hg=40°C (Set3) olacak şekilde değiştirilmiştir. Sisteminin ısı pompası modunda çalıştırılması durumunda ise beş farklı kompresör devrinde testler gerçekleştirilmiştir. Bu modda yoğuşturucu ve buharlaştırıcı girişindeki hava akımı sıcaklıkları, Tiçünite,hg=5°C ve Tdışünite,hg=5°C (Set4); Tiçünite,hg=10°C ve Tdışünite,hg=10°C (Set5);  Tiçünite,hg=15°C ve Tdışünite,hg=15°C (Set6) değerlerinde tutulmuştur. 
Deney sonuçları kullanılarak sisteme uygulanan enerji ve ekserji analizlerine göre, R1234yf kullanan iklimlendirme ve ısı pompası sistemlerinin performansları, R134a'ya kıyasla hafifçe düşük ancak makul ve karşılaştırılabilir olduğu belirlenmiştir. R1234yf'lı iklimlendirme sisteminin R134a'lı sisteme göre Set1, Set2 ve Set3 şartlarında sırasıyla %3,5–5,3, %4,9–7,7 ve %5,2–7,0 daha düşük soğutma kapasitesi; %10,4–21,4, %8,0–17,9 ve %6,0–11,0 daha düşük soğutma tesir katsayısı; ortalama olarak %13,16, 7,23, 2,15 daha yüksek toplam yok edilen ekserji ile sonuçlandığı belirlenmiştir. R1234yf'lı ısı pompası sisteminin R134a'lı sisteme göre Set4, Set5 ve Set6 şartlarında sırasıyla: %14,8–24,9, %10,2–20,9 ve %13,1–17,5 daha düşük ısıtma kapasitesi; ortalama olarak %2,9, 2,7 ve 2,0 daha düşük ısıtma tesir katsayısı; %8,5–18,33, 3,4–23,18 ve 8,24–23,0 daha düşük toplam yok edilen ekserji değerleri verdiği belirlenmiştir.

Abstract:
This thesis deals with comparison of the steady-state performance parameters of an automotive air conditioning (AAC) and heat pump (AHP) system employing R1234yf and R134a. For this aim, an experimental system made up from original components of an R134a AAC system was developed and equipped with instruments for mechanical measurements. For each refrigerant, the experimental AAC system system was tested at four different compressor speeds. For each speed, the temperatures of the air streams entering the evaporator and condenser were maintained at Tevap,ai=30°C – Tcond,ai=30°C (Set1), Tevap,ai=35°C – Tcond,ai=35°C (Set2), and Tevap,ai=40°C – Tcond,ai=40°C (Set3). The AHP system was tested at five different compressor speeds with two refrigerants. The temperatures of the air streams entering the condenser and evaporator were maintained at Tcond,ai=5°C – Tevap,ai=5°C (Set4), Tcond,ai=10°C – Tevap,ai=10°C (Set5) and Tcond,ai=15°C – Tevap,ai=15°C (Set6). 
According to energy and exergy analyses based on experimental data, AAC/AHP systems with R1234yf yields slightly lower but reasonable and competing performance with R134a. AAC system with R1234yf yielded 3.5–5.3%, 4.9–7.7% and 5.2–7.0% lower cooling capacity, 10.4–21.4%, 8.0–17.9%, and 6.0–11.0% lower coefficient of performance (COP) and on average 13,16, 7,23, 2,15% higher total exergy destruction rate than that of R134a for Set1, Set2 and Set3, respectively. The AHP system using R1234yf resulted in 14.8–24.9, 10.2–20.9 and 13.1–17.5% lower heating capacity, on average 2.9, 2.7, and 2.0% lower COP for heating and 8,5–18,33, 3,4–23,18 ve 8,24–23,0%  lower total exergy destruction rate than that with R134a for Set4, Set5 and Set6, respectively.