Isı pompalarının kondenser ve evaporatörde kullanılan akışkana göre ekserjetik olarak karşılaştırılması
Exergetic comparison of heat pumps according to fluids used in the condenser and evaporator
Yazar: UĞUR ÇAKIR
Danışman: DOÇ. DR. KEMAL ÇOMAKLI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Isı pompası = Heat pump

Özet:
Bu çalışma kapsamında, aynı düzenek üzerinde kurulu olan ve aynı kompresörle çalışabilen dört farklı ısı pompasının enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Üzerinde inceleme yapılan ısı pompaları ve kullanılan sistem bileşenleri kendi aralarında ekserji davranışlarına göre karşılaştırılmışlardır. Karşılaştırma sonucunda hangi ısı pompası sisteminin enerjetik ve ekserjetik olarak daha verimli ve avantajlı olduğu belirlenmiştir.Bu amaçla, havadan havaya, havadan suya, sudan suya ve sudan havaya olmak üzere, dört farklı ısı pompası modunda çalışabilen çok fonksiyonlu bir ısı pompası deney düzeneği tasarlanmış ve kurulmuştur. Sistemde biri havalı ve diğeri sulu olmak üzere iki adet kondenser ile biri havalı ve diğeri sulu olmak üzere iki adet evaporatör kullanılmıştır. Sistemde kullanılan valfler yardımı ile soğutucu akışkan evaporatörler ve kondenserler arasında istenilen şekilde yönlendirilmektedir. Böylece tasarlanan ısı pompası sistemi istenilen çalışma modunda kullanılabilmektedir. Her bir çalışma modu için ısı pompalarının ısıl kapasiteleri eşittir.Isı kaynağı olarak evaporatörde kullanılan suyun ve havanın farklı debi ve sıcaklıkları için her bir çalışma sisteminde deneyler yapılmıştır. Deneylerden elde edilen veriler yardımıyla her bir ısı pompası sisteminin performansları ve ekserjetik davranışları karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda sistemlerin termodinamik performanslarının evaporatör ve kondenserde kullanılan akışkanların türüne göre nasıl bir değişim gösterdiği de belirlenerek karşılaştırma yapılmıştır. Bunlara ilaveten sistemde kullanılan bileşenler de farklı çalışma modlarındaki ısıl performansları ve ekserjetik davranışlarına göre karşılaştırılmışlardır.

Abstract:
In this study, energy and exergy analysis were carried out for four different heat pump systems on the same experimental setup using just one compressor for each system. The heat pump systems investigated and components used on the systems were compared among each other according to their energetic and exergetic performances in order to evaluate which system was more efficient and advantageous.A multifunctional heat pump experimental setup that can be operated in four different modes, including air to air, air to water, water to air and water to water modes, was designed and founded in order to achieve this aim. Experimental system consists of one water-cooled and air-cooled condenser and one water-cooled and air-cooled evaporator. The direction of refrigerant fluid used in the system can be easily changed between the condensers and evaporators with the help of valves. In this way the designed heat pump experimental setup can be operated in different modes. Heat capacity of each heat pump mode is equal.Experiments were performed under various mass flow rates and various temperature levels of water and air used at the evaporator as heat source. Then the comparison was made among each heat pump system according to their thermodynamic performance and exergetic manners. Moreover, the change of thermodynamic performance of each system with respect to the type of fluids used in the evaporators and condensers was determined and compared to each other. In addition, exergetic performances of the components used on the systems were determined and compared for different operating modes.