Küçük gazlı su soğutma sistemleri için kompresör tasarımı, imalatı ve kontrolü
Design, manufacturing and control of compressor for small gas water-cooling systems
Yazar: SELMAN TAŞAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL TÜTÜNCÜ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Buharlaştırarak soğutma = Evaporative cooling ; Isı = Heat ; Kompresör = Compressor ; Rotary = Rotary ; Salıncak = Swing

Özet:
Enerji dönüşümünün etkisi ile ortaya çıkan ısıyı maddeden veya ortamdan uzaklaştırmak için soğutma sistemlerine sıklıkla ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaçlar doğrultusunda buzdolabı, klima, bilgisayar soğutma sistemi gibi birçok sektör sürekli gelişim göstermektedir.
Bilgisayar sektöründe işlemci performansını etkileyen önemli unsurlardan biri işlemcinin çalışması ile ortaya çıkan ısıdır. Bu sorunu ortadan kaldırmak için zamanla birçok çözüm üretilmiştir. Ancak işlemcilerin hızlandırılması yarışında ısınma problemleri her geçen gün daha da artmıştır. Bu sebeple pasif soğutma tekniklerinin yanında aktif soğutma sistemleri de kullanılmıştır. Şu anki şartlara göre piyasada sıklıkla kullanılan en avantajlı ve etkili sistem, su soğutma sistemidir. Ancak şimdiden su soğutma sistemlerinin bile gelişen işlemci teknolojisi ile artan ısı problemine ayak uydurması ve çözüm getirmesi zor görünmektedir. Sebebi ise; su soğutma sistemlerinde, işlemci üzerinden devir daim edilen suyun soğutulması için kullanılan fanların yetersiz kalmasıdır. Bu tez çalışmasında bu soruna çözüm getirilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla su soğutma sistemlerinde pompa yardımıyla devir daim edilen suyun ısısının dış ortama atılmasında kullanılan fan yerine gazlı soğutma sistem tasarımı gerçekleştirilmiştir. Sistemin bilgisayar kasasına sığabilmesi için piyasadaki bilgisayar kasalarında yer alan standart 2 adet fan genişliği dikkate alınmıştır.
Gazlı soğutma sistemlerinde soğutucu gazın yoğuşması için yüksek basınca ihtiyaç vardır. Bu basıncı üretecek kompresör, sistemin en önemli ekipmanıdır. Piyasada bulunan mini kompresörlerin ölçüleri, dikey çalışmaları sebebiyle tasarlanan sisteme uymamaktadır. Bu sebeple standart ölçülerin dışına çıkılmaması için mini boyutta kompresöre ihtiyaç duyulmuştur. Yapılan hesaplamalar ile yeterli basıncın elde edilmesi için gerekli kompresör ölçüleri ve motor gücü bulunmuştur. Gerekli kompresör ölçülerinde üretimi gerçekleştirecek imkanlar mevcut olmadığı için yeni bir hesaplama daha yapılarak mini boyutta yarı hermetik döner salıncak (hermetic rotary swing) tip kompresör tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir.
Üretilen kompresör yarı hermetik tank içerisine yerleştirilerek basınç deneyleri yapılmıştır. Yapılan deneylerde; % 23,7 verimle çalışan yarı hermetik kompresör, 6 bar basınç değerine ulaşırken motor gücü 120 W olarak tespit edilmiştir.
Gazlı soğutma sistemleri için mini boyutta üretilen kompresör, geniş kullanım alanları dikkate alındığında pnömatik sistemlerde, basınçlı püskürtme cihazlarında ve bunun gibi basınçlı havanın ihtiyaç olduğu birçok sistemde kullanılabilecektir.

Abstract:
Cooling systems are frequently needed to remove the heat generated by the energy conversion from the substance or the environment. In line with these needs, many sectors such as refrigerator, air conditioning and computer cooling system are constantly improving.
One of the most important factors affecting the processor performance in the computer sector is the heat generated by the operation of the processor. Many solutions have been produced over time to eliminate this problem. However, warming problems have increased in the process of accelerating processors day by day. That's why, active cooling systems are used in addition to passive cooling techniques. Air, water and gas cooling techniques are used in this sector as well as passive cooling systems. According to the current conditions, the most advantageous and effective system frequently used in the market is the water-cooling system. However, it seems difficult for even water-cooling systems to keep up with the developing process technology and the increasing heat problem and to deliver solution now. The reason here is that the fans used for cooling the water circulated by the processor are insufficient in water cooling systems. In this thesis, it has been tried to solve this problem. For this purpose, the design of gas cooling system has been realized instead of the fan used to discharge the heat of the water circulated by the pump in water cooling systems. In order for the system to fit into the computer case, the width of 2 standard fans in computer cases in the market has been taken into consideration.
In gas cooling systems, high pressure is required for the condensation of refrigerant gas. The compressor that will produce this pressure is the most important equipment of the system. The dimensions of commercially available mini compressors don't match the system designed because of their vertical operation. For this reason, it is necessary to have a mini-size compressor in order not to exceed the standard dimensions. The required compressor dimensions and motor power were calculated to meet sufficient pressure. Since current infrastructure doesn't allow us to manufacture the compressor in the required dimensions, a new calculation has been made to design and manufacture a mini-size semi-hermetic rotary swing type compressor.
The compressors were placed in a semi-hermetic tank and pressure tests were performed. In the experiments, the semi-hermetic compressor operating at 23,7 % efficiency reached a pressure of 6 bar and the motor power was determined as 120 W.
Manufactured as mini-size for gas cooling systems, the compressor can be used in many systems where compressed air is required such as pneumatic systems, pressurized spraying devices and etc.