R744 soğutkanlı gaz tahrikli bir ısı pompasının birincil enerji kullanım ve akılcı ekserji analizi
Primary energy ratio utilisation and rational exergy analysis of a gas driven heat pump with R744 refrigerant
Yazar: ALİ KARACAN
Danışman: PROF. DR. ARİF EMRE ÖZGÜR
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Ekolojik olmayan soğutucu akışkanların ekolojik soğutucu akışkanlar ile ikame edilme stratejinden yola çıkılarak bu çalışmada, R744 soğutucu akışkanı kullanan bir GMIP sistemi tasarlanmıştır.

GMIP sistemlerinin PER değerlerinin bilinmesi, bu sistemin farklı enerji kaynaklarını kullanan ısı pompası sistemleri ile karşılaştırılabilmesini sağlamaktadır. GMIP sistemin enerji verimlilikleri PER değerleri kullanılarak analiz edilmiştir. Buharlaşma sıcaklığı, gaz soğutucu çıkış sıcaklığı, izentropik verim ve termal verim değerlerinin değişiminin PER değeri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sistemin PER değerleri buharlaşma sıcaklığının, izentropik verimliliğin ve termal verimliliğin artması ile artarken gaz soğutucu çıkış sıcaklığının artışı ile azalmıştır. GMIP sistemi için en yüksek PER değerleri PERH,hr modunda elde edilmiştir. PERH,hr modundan sonra sırasıyla PERC,hr ve PERH modları gelmektedir. Bu sistem için en düşük PER değerleri ise PERC modunda elde edilmiştir. Ayrıca, atık ısının geri kazanımı ile sistemin PER değerleri belirgin bir şekilde artmıştır.

Ekserji verimlilik değeri üzerine buharlaşma sıcaklığı, gaz soğutucu çıkış sıcaklığı, izentropik verim ve termal verim değerlerinin etkileri incelenmiştir. Sistemin ekserji verimlilik değerleri buharlaşma sıcaklığının, izentropik verimliliğin ve termal verimliliğin artması ile artarken gaz soğutucu çıkış sıcaklığının artışı ile azalmıştır. 

AEYM ile CO2 azaltımı stratejisinde GMIP sisteminin salınan CO2 emisyon değeri, durum 1'e göre %33.33 oranında daha az iken temel duruma göre ise bu oran %63.12 daha azdır.

Abstract:
Based on the strategy of substituting non-ecological refrigerants with ecological refrigerants, a GMIP system using R744 refrigerant is designed in this study. 

Knowing the PER values of GMIP systems enables this system to be compared with heat pump systems using different energy sources. The energy efficiency of the GMIP system is analysed using PER values. The effects of the changes in evaporation temperature, gas cooler outlet temperature, isentropic efficiency and thermal efficiency on the PER values are analysed. The PER values of the system increased with the increase in evaporation temperature, isentropic efficiency and thermal efficiency, but decreased with the increase in gas cooler outlet temperature. The highest PER values for the GMIP system were obtained in PERH,hr mode. PERH,hr mode is followed by PERC,hr and PERH modes respectively. The lowest PER values for this system were obtained in PERC mode. In addition, the PER values of the system increased significantly with the recovery of waste heat. 

The effects of evaporation temperature, gas cooler outlet temperature, isentropic efficiency and thermal efficiency values on the exergy efficiency values were investigated. While the exergy efficiency values of the system increased with the increase in evaporation temperature, isentropic efficiency and thermal efficiency, they decreased with the increase in gas cooler outlet temperature. 

In the CO2 reduction strategy with AEYM, the emitted CO2 emission value of the GMIP system is 33.33% less compared to case 1, while this rate is 63.12% less compared to the base case.