Çok kademeli doyma çevrimlerinin ekserji analizi
Exergy analysis of multi-stage saturation cycles
Yazar: YUSUF ZİYA AKMAN
Danışman: PROF. DR. HALİL KÜRŞAD ERSOY
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Doyma çevrimi, buhar sıkıştırmalı soğutma/ısı pompası sistemlerinde genleşme prosesini doymuş sıvı eğrisine, sıkıştırma prosesini ise doymuş buhar eğrisine yaklaştırmak için kullanılabilir. Kompresör ve kısılma vanasındaki tersinmezlikleri azaltmak amacıyla kullanılması düşünülen doyma çevriminin ekserjetik analizi Engineering Equation Solver (EES) yazılımı kullanılarak yapıldı. Soğutucu akışkan olarak R410A seçildi. Sistemin toplam ve her bir çevrim elemanındaki tersinmezlik miktarının ve sistemin ekserji veriminin değişimi kademe sayısına bağlı olarak incelendi. Doyma çevrimlerinde ekserji veriminin evaporatör ve kondenser sıcaklıkları ile değişimleri araştırıldı. Doyma çevrimlerinde kullanılabilecek düşük küresel ısınma potansiyeline sahip farklı akışkanlar karşılaştırmalı olarak incelendi. 
Elde edilen sonuçlara göre, tek kademeli sistemden iki kademeli sisteme geçerken tersinmezliğin en yüksek oranda düştüğü ve buna bağlı olarak ekserji veriminin de en yüksek oranda arttığı belirlendi. Doyma çevrimlerinin uygulanması halinde tersinmezliğin en çok kompresörde sonra kısılma vanasında azalacağı belirlendi. Ekserji verimi ve performans katsayısı açısından doyma çevrimlerinin soğutma modunda çalıştırılan sistemlerde daha avantajlı olduğu bulundu. Evaporatör sıcaklığı artarken veya kondenser sıcaklığı azalırken ekserji veriminin arttığı belirlendi. Yüksek basınç oranına sahip soğutucu akışkanlı çevrimde daha çok enerjetik ve ekserjetik performans artışı sağlanabileceği bulundu.


Anahtar Kelimeler: doyma çevrimi, EES, ekserji verimi, kademe sayısı, performans katsayısı, R410A, tersinmezlik

Abstract:
The saturation cycle can be used to approximate the expansion process to the saturated liquid line and the compression process to the saturated vapor line in vapor compression refrigeration / heat pump systems. The exergetic analysis of the saturation cycle, which is intended to be used to reduce the irreversibility of the compressor and the throttle valve, was performed using Engineering Equation Solver (EES) software. R410A was selected as the working fluid. The change in the total amount of irreversibility of the system, the change in the amount of irreversibility of each cycle component and the change in exergy efficiency of the system were examined according to the number of stages. The variation of exergy efficiency with evaporator and condenser temperatures was investigated in saturation cycles. Different fluids having low global warming potential that can be used in saturation cycles were studied comparatively.
According to the obtained results, it was found that when the system was modified from the single stage system to the two-stage system, the irreversibility fell at the highest level and accordingly the exergy efficiency increased at the highest rate. It was determined that if the saturation cycles were applied the irreversibilities would decrease most in the compressor and then in the throttle valve. In terms of exergy efficiency and coefficient of performance, saturation cycles were found to be more advantageous in systems operating in cooling mode. It was established that the exergy efficiency increased when the evaporator temperature increased or the condenser temperature decreased. It was found that higher energetic and exergetic performance enhancement can be ensured in refrigerant cycle with higher pressure ratio.

Keywords: coefficient of performance, EES, exergy efficiency, irreversibility, R410A, saturation cycle, stage number