Minikanallı buharlaştırıcı derinliğinin nem alma işlemine etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effect of microchannel evaporator depth under dehumidification conditions
Yazar: FATİH ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. ÖZDEN AĞRA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünyanın toplam nüfusunun hızlı bir şekilde artması, yaşam alanlarının daralması, pandemi ile talep edilen hijyen faktörü ile kurutma makinelerine olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bunun yanında sanayi devrimi sonrası artan küresel ısınma sebebi ile ülkeler bu durumun önüne geçebilmek için birtakım önlemler almaya başlamıştır. Alınan bu önlemlerin birçoğu karbon salınımını azaltmak üzerine olmuştur. Bu önlemler genellikle enerji tüketimini azaltan ya da GWP değeri düşük soğutucu akışkanların yasaklanması ile ilgilidir. Bilindiği gibi temel olarak 3 farklı teknolojiye sahip kurutma makinesi mevcuttur. Bacalı ve yoğuşturuculu tipler yüksek enerji tüketimleri sebebiyle bazı ülkeler tarafından yasaklanmaya başlamış ve daha düşük enerji tüketimine sahip ısı pompalı kurutma makineleri daha yüksek talep görmeye başlamıştır. Isı pompalı kurutma makinelerinde ise GWP değeri yüksek olan florlü gazların kullanımını azaltmak için F-gas Regülasyonu yayınlanmıştır. F-gas Regülasyonu ile ülkeler üreticileri HC sınıfı soğutucu akışkanlara yöneltmektedir. Bu sınıfa giren soğutucu akışkanların güvenlik sebebi ile kullanımı 150 gr < olarak belirlendiği için ısı pompası sistemlerinin daha kompakt olması bir zorunluluk haline gelmiştir. Hem verimli hem de kompaktlık denince akla minikanallı ısı değiştiriciler gelmektedir. Ancak minikanallı ısı değiştiricilerde var olan drenaj problemleri ile optimum tasarımların belirlenmesi oldukça kritiktir.
Yapılan literatür araştırmalarında minikanallı buhalaştırcılar için birçok farklı parametrenin incelendiği görülmüş olup farklı soğutucu akışkanlar ile ısı pompalı kurutma makinelerinin çalışma koşullarını simüle eden çalışmaların kısıtlı olduğu görülmüştür.
Çalışma kapsamında buharlaştırıcı derinliği ve farklı soğutucu akışkanlara ek olarak hava hızı, sıcaklığı, giriş bağıl nemi ve buharlaştırıcı sıcaklığı parametre olarak incelenmiştir.
Yapılan çalışmalar sonucunda nem alma hızı üzerinde en etkili parametre buharlaştırıcı derinliği çıkmıştır. Fakat basınç kaybı üzerinde en etkili parametre ise hava giriş hızı çıkmıştır. Soğutucu akışkan tarafında ise R134a gazına sahip sistemin nem alma hızı R450a'ya göre daha yüksek çıkmıştır, bu durumun sebebi 'glide effect' olarak belirtilmiştir. Literatürden farklı olarak j/f oranı incelendiğinde en yüksek değer 48 mm'lik buharlaştırıcıda görülmüştür.

Abstract:
With the rapid increase in the total population of the world, the shrinkage of living spaces, the hygiene factor demanded by the pandemic, the need for dryers is increasing. In addition, due to the increasing global warming after the industrial revolution, countries have started to take some precautions to prevent this situation. Many of these measures have been about reducing carbon emissions. These measures are generally related to the prohibition of refrigerants that have a low GWP and reduce energy consumption. As it is known, there are basically 3 different technology dryers. Vented and condenser types have started to be banned by some countries due to their high energy consumption, and heat pump dryers with lower energy consumption have started to receive higher demand. F-gas Regulation has been published to reduce the use of fluorinated gases with high GWP values in heat pump dryers. With the F-gas Regulation, countries direct manufacturers to HC class refrigerants. Since the use of refrigerants in this class is determined as 150 gr < for safety reasons, it has become a necessity for heat pump systems to be more compact.
When it comes to efficiency and compactness, mini-channel heat exchangers come to mind. However, it is very critical to determine the optimum designs with the drainage problems that exist in mini-channel heat exchangers. In the literature researches, it was seen that many different parameters were examined for mini-channel evaporators, and it was seen that studies simulating the working conditions of heat pump dryers with different refrigerants were limited.
In the scope of the study, in addition to the evaporator depth and different refrigerants, air velocity, temperature, inlet relative humidity and evaporator temperature were investigated as parameters.
As a result of the studies, the most effective parameter on the dehumidification rate was found to be the depth of the evaporator. However, the most effective parameter on the pressure loss was the air inlet velocity. On the refrigerant side, the dehumidification rate of the system with R134a gas was higher than that of R450a, the reason for this was stated as the glide effect. Different from the literature, when the j/f ratio is examined, the highest value was seen in the 48 mm evaporator.