Çift buharlaştırıcılı soğutma sisteminin simülasyonu ve deneysel incelenmesi
Simulation and experimental investigation of a dual evaporator refrigeration system
Yazar: BEKİR ÖZYURT
Danışman: PROF.DR. A. NİLÜFER EĞRİCAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Yüksek Lisans, 2001
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Benzetim = Simulation ; Buharlaştırıcılar = Evaporators ; Buzdolabı = Refrigerator ; Soğutma sistemleri = Cooling systems

Özet:
ÇİFT BUHARLAŞTIRICILI SOĞUTMA SİSTEMİNİN SİMÜLASYONU VE DENEYSEL İNCELENMESİ ÖZET Bu çalışmada bir buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminde çift buharlaştırıcı kullanarak enerji avantajı ve soğutma bölmeleri için daha iyi optimizasyon elde edilme olasılığı simülasyon programlarıyla ve deneysel olarak incelenmiştir. Literatür araştırması sonucunda çift buharlaştırıcılı bir soğutma çevriminin iki temel düzenleme ile yapılabileceği görülmektedir. Bunlar buharlaştırıcıların paralel veya seri akış ilişkisi ile bağlandığı durumlardır. Paralel bağlantılı sistemde iki farklı buharlaşma sıcaklığı elde etmek mümkündür. Böylece her bölme için soğutma sistemi optimum şartlarda çalışacaktır. Çalışmanın ilk kısmında iki farklı simülasyon programı kullanılarak sistem elemanlarının parametrik değişimlerin sisteme etkileri incelenmiştir. Bu çalışmalar sistem elemanlarının değiştirilerek yapılacak deneysel çalışmalardan çok daha kısa sürede tamamlanmıştır. Ayrıca belirlenen komponentlerle dolabın nasıl bir soğutma gerçekleştireceği simüle edilebilmektedir. Çalışmalar özellikle buharlaştırıcı, yoğuşturucu ve kılcal boru özellikleri üzerinde yoğunlaştırılmıştır. Buharlaştırıcının ve yoğuşturucunun hava tarafı alanı, ısı taşınım katsayısı değerleri üzerinde parametrik çalışmalar yapılmıştır. Kılcal boru içinde boy ve çap özellikleri değiştirilerek optimum kılcal boru seçilmeye çalışılmaktadır. Simülasyon programı çalışmalarına paralel olarak deneysel çalışmalarda sürdürülmüştür. Deneysel çalışmalar üç grup altında yapılmaktadır, bunlar şarj tespit deneyleri, performans deneyleri ve defrost deneyleri olarak adlandırılmaktadır. Şarj tespit deneylerinde sistem için optimun şarj miktarının bulunması amacıyla farklı şarj miktarlarında yapılan deneylerden enerji veya Soğutma Etkenlik Katsayısı (S.E.K.) ölçümü yapılmakta, minimun enerji veya maksimun S.E.K. değerini tutturan şarj optimum şarj olarak kabul edilmektedir. Şarjın belirlenmesinin ardından performans izleme deneyleri yapılmıştır. Bu deneylerde sistemin enerji tüketimi, basınç ve birçok farklı noktada sıcaklık değerleri ölçülmektedir. Bu deneyler sonucunda tek buharlaştırıcılı duruma göre seri sistemde, seri sisteme göre de paralel sistemde enerji avantajı sağlandığı görülmüştür. Son olarak defrost deneyleri yapılmıştır. Bu deneylerde kullanılan defrost yöntemlerinin etkinlikeri, defrost sırasında buharlaştırıcıların birbirlerine etkileri ve alternatif defrost yöntemi olarak görülen hava ile defrost olasılığı incelenmiştir.

Abstract:
SIMULATION AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A DUAL EVAPORATOR REFRIGERATION SYSTEM SUMMARY In this study possibility of having energy advantage and better optimization for the refrigeration by using a dual evaporator in a vapor compression refrigeration cycle is numerically and experimentally investigated. Two basic flow arrangements for the evaporator connection is seen from prior works. These are parallel and serial evaporator connections. It is possible to obtain two different evaporation temperatures by parallel connection. Because of two different evaporation temperatures both of the refrigeration mode will work at optimum conditions. At the first part of the study the effect of component parameters over system is checked by two different simulation programs. This work takes shorter time than the experimental work that will be done by changing the system components. The operating condition of refrigerator is simulated by the predicted components. The simulation work is focused on evaporators, condenser and capillary tubes. The parameters like surface area, heat transfer coefficient of the evaporators and condenser, and the volume of air flowing over these components are worked. Optimum capillary tube is chosen from the results of simulation done with different length and diameter of capillary tube. Experimental studies are done parallel to the simulation studies. The experimental studies can be classified into three groups: charge determination experiments, system performance investigation experiments and defrost experiments. At the charge determination experiments the optimum charge amount for the system is chosen from the results of different charged system experiments. The system charge with the minimum energy consumption or the maximum COP is determined as the optimum charge. After the determination of the optimum charge amount performance investigation experiments for the system is done. At this experiments energy consumption, pressure and temperatures from lots of point are measured. The energy consumption of parallel system is lower than serial system and the serial systems energy consumption is lower than conventional system. Defrost experiments are done for the last part of study. In these experiments the effectiveness of the defrost types, effects of evaporators to each other at defrost period, air defrosting which is seen as an alternative defrost option is investigated. I xi S