Manyetik ericsson ve brayton soğutma çevrimlerinin parametrik olarak incelenmesi
Parametric investigation of magnetic ericsson and brayton refrigeration cycles
Yazar: YUNUS EMRE ÇETİN
Danışman: PROF. DR. ORHAN AYDIN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Manyetik  soğutma,  buhar  sıkıştırmalı  soğutma  sistemlerine  göre  daha  verimli  ve  çevreci  yeni  bir  soğutma  teknolojisidir.  Oda  sıcaklığında  çalışan  manyetik  soğutma  sistemleri  henüz  ticarileşmemiş  olsa  da  manyetik  soğutma  birkaç  yıl  içerisinde  klasik soğutma  teknolojilerinin  yerini  alabilecek  bir  potansiyel barındırmaktadır.  Manyetik soğutma  sistemlerinin  tasarımı  için  seçilecek  termodinamik  çevrim  sistemin  verimini doğrudan   etkileyecek; bu da,daha  kompakt  ve  ekonomik  tasarımların  oluşturulmasına fayda  sağlayacaktır.  Bu  çalışmada,  manyetik  Ericsson  ve  Brayton  çevrimleri  parametrik olarak  incelenmiştir.  Termodinamik  özellik  bağıntıları  istatistiksel  mekanik  yardımıyla oluşturulmuştur.  Bağıntılar  yüksek  sıcaklık  veya  düşük  manyetik  alan  değerleri  dikkate alınarak sadeleştirilmiştir. Sadeleştirilen bağıntılarla düşük sıcaklık kaynağından alınan ısı, rejeneratörde  biriken  ısı,  sıcak  kaynağa  verilen  ısı,  çevrim  için  gereken  iş  ve  etkinlik katsayısı  değerleri  elde  edilmiştir.  Elde  edilen  değerlerin  farklı  kaynak  sıcaklıkları, manyetik alan değerleri ve tersinmezlik derecelerindeki durumları incelenmiştir. Kaynaklar arası sıcaklık farkı arttıkça performans katsayısının azaldığı, Brayton çevriminde manyetik alan  ve  sıcak  kaynak  değeri  arttıkça  rejeneratörde  biriken  ısı  değerinin  arttığı  tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Manyetik soğutma, Manyetik soğutma çevrimleri, Paramanyetik malzemeler, İstatistiksel mekanik

Abstract:
Magnetic  refrigeration is more efficient and environmentally friendly refrigeration  technology compared to vapor compression refrigeration systems. Although magnetic  refrigeration systems which operate in room temperature has not been maturely developed,  it has a potential to be a substitute for conventional refrigeration systems in a few years. The thermodynamic cycle which is selected for designing the magnetic refrigeration system will directly affect efficiency of the system, helping to create more compact and economic system designs. Parametric investigation is carried out for magnetic Ericsson and Brayton  cycles. Thermodynamic relations are  established by statistical mechanics. Relations are simplified by regarding to high temperature or low magnetic field conditions. Cooling load, inherent regenerative  loss, power  input and  coefficient of performance (COP) are obtained with simplified relations. Influences of  heat reservoirs, magnetic intensity and the degree of irreversibility are analyzed. Results show that coefficient of performance decreases with the increase of temperature span. Inherent regenerative loss increases with the increase of magnetic field strength and the temperature of hot reservoir for Brayton cycle.

Key Words: Magnetic refrigeration, Magnetic refrigeration cycles, Paramagnetic materials, Statistical mechanics