Buzdolaplarında kullanılan buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimlerinin enerji ve ekserji analizi ile incelenmesi
The study of vapor-compression refrigeration cycles in refrigerators via energy and exergy analysis
Yazar: AYŞE BİLGEN EKİN
Danışman: DOÇ. DR. YUNUS ÇERÇİ
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Buzdolabı = Refrigerator

Özet:
Tipik bir 250 L'lik soğutucuda, bileşen düzeyindeki kayıpları ölçmek ve herbir elemanın potansiyel verimliliğini belirlemek için, kararlı halde alınan deneysel veriler altında termodinamiğin birinci ve ikinci yasası uygulanmıştır.Buzdolabı sıcaklık, basınç, debi ve güç tüketimini ölçmek için soğutma çevriminin önemli noktalarında veri toplayıcılarla donatılmış ve standart test odasında çalıştırılmıştır. Soğutma çevrimi kararlı hale gelinceye kadar bütün veriler belirli aralıklarla ölçülmüş ve kaydedilmiştir.Elde edilen verilere dayandırılarak soğutucunun, entalpi ve entropi gibi bazı önemli özellikleri belirlenmiş ve komponentleri kararlı akış sistemleri olarak modelleyen enerji ve ekserji oranları, enerji ve ekserji kayıplarının miktarlarını ve yerlerini belirlemek için hesaplanmıştır.Sonuçlar tablolar halinde sunulmuş ve enerji, ekserji akış diyagramları kayıp ve verimsizliklerin nerelerde gerçekleştiğini aydınlatmak için çizilmiştir.Analiz göstermiştir ki birinci yasa verimliliği normal sınırlar içinde olmasına rağmen (Gerçekte, kompresörün teknik özelliklerinde verilen 1,3 değerine oldukça yakındır.)öteki soğutucularla karşılaştırıldığında %4,3 olan ikinci yasa verimi oldukça düşüktür.Bu şekilde düşük bir ikinci yasa verimi, kurutucu, kılcal boru, emme ısı değiştirici hattı, evaporatör ve kondenserden sonraki kompresördeki büyük ekserji yokoluşlarından kaynaklanmaktadır. Ekserji yokoluşlarının en önemli kaynağı soğutucu ve ortam arasındaki sonlu sıcaklık farklarından ötürü gerçekleşen ısı transferleridir. Ve bir o kadar önemli olan akış sürtünmeleri ve diğer elemanlarda gerçekleşen ısı transferleridir.Çalışmanın en önemli, sonuçlarından biri ise yüksek verimli bir soğutucunun en önemli bileşeninin kompresör olarak gözönüne alınması gerektiğidir.

Abstract:
A typical 250 l cooler type refrigerator is analyzed based on experimental data by employing the first and second laws of thermodynamics at steady state in order to quantify the location of loses on component-level and to determine the efficiency potential of each component. The refrigerator is equipped with data acquisition to measure temperature, pressure, flow rate, and power consumption at major locations of the refrigeration cycle, and operated at standard test conditions. Until the refrigerator cycle reaches the steady state, all data were measured and recorded at certain period. Based on the measured data, invaluable properties of the refrigerant such as enthalpy, and entropy are determined, and energy and exergy rates for components modeling them as steady flow systems are calculated to quantify the sites and amounts of energy and exergy loses. The results are tabulated in tables, and energy and exergy flow diagrams are drawn to elucidate where loses and inefficiencies are occurring. The analysis indicates that the second law efficiency is 4,3% which is very low compared with other refrigerators, although the first law efficiency is within a normal range (In fact, it is very close to the value of 1,3 given in the compressor specification). The reasons for such a low second law efficiency are due to large exergy destructions in the compressor, after the condenser, evaporator, suction line heat exchanger, and dryer-capillary tube. The major sources of the exergy destructions are the heat transfer across finite temperature differences between the refrigerant and the mediums, as well as flow friction and subsystem heat transfers. One of the most significant results drawn from the study is that a compressor should be taken as a key component for a higher efficiency refrigerator.