Havadan suya kaynaklı ısı pompasının sulu sistemlerde işletme parametrelerinin incelenmesi
Air to water heat pump design
Yazar: BARIŞ BAKİ TANYILDIZ
Danışman: PROF. DR. ZEYNEP DÜRİYE BİLGE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Teorik ve pratik çalışmalarda ısı, kütle ve momentum aktarım proseslerinin birçok uygulama alanları vardır. Hem bilimsel araştırmalarda hem de endüstriyel proseslerdeki pratik uygulamalarda, ısı ve kütle aktarımını arttırma ve iyileştirme önemli bir ilgi alanı olmuş ve bir çok ısı ve kütle aktarımını iyilestirme tekniği gelistirilmiştir. Son yıllardaki eğilim, genel olarak proseslerde boyut küçültmeye, hızı ve performansı artırma amaçlı yenilikler içermektedir. Madde ve enerji tasarrufunun yanı sıra performansı arttırmaya yönelik olan bu yaklaşım, beraberinde daha yüksek ısı ve kütle akıları gerektirmektedir. Örneğin küçük boyutlu ve yüksek performanslı elektronik parçalardan büyük miktarlarda ısıyı belirli bir hızda uzaklastırmak gerekmektedir. Yüksek ısı akılarında çalısmak için de özel ve yüksek performanslı soğutma tekniklerine ihtiyaç vardır. Teknolojik gelismelerle birlikte daha yüksek performanslı küçük boyutta cihazların yapımı gittikçe önem kazanmıstır, bu da daha az yer kaplayan, değişken parametreler altında daha az tüketimle ihtiyacı karşılayan sistmelerin tasarımı önem kazanmıştır.Birinci bölümde ısı pompalarının sınıflandırılması, ısıtma sistemlerinin ve ekipmanlarının kategorizasyonları hakkında genel bilgiriler verilmiştir. İkinci bölümden itibaren havadan havaya ve suya kaynaklı ısı pompaları ile ilgili yapılmış çalışmaların makaleleri incelenerek tez ile ilgili kısımlar irdelenmiştir. Yapılan çalışmalar kompresör ve kısılma grubunun teknolojilerinin geliştini ve bu teknolojilerin değişken koşullara ve kısmi yüklere verdiği tepkilerin mevcut ekipmanlara ve modellemelere göre daha verimli ve yenilikçi sistemlerin tasarlanabileceği çıkarımlarında bulunulmuştur. İlgili patentler incelenerek mühendislik numunesinin tasarımına performans arttırımına yönelik olumlu katkı sağlamıştır.Üçüncü bölümden itibaren ısı pompasının bileşenlerinin matematiksel modellemesi, analizi ve öneriler hakkında çalışma yapılmıştır. Bu kısımda edinilen teorik yaklaşımlar ve modellemelere göre mühendislik numunesi imalatı yapılarak test edilecek sistem hazırlanmıştır.Dördüncü ve beşinci bölümlerde test sonuçları ve diğer yakıt sistemlerine göre karşılaştırmalar yapılarak tasarlanan sistemin fizibil olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Heat, mass and momentum transfer process has important place in theory and practical applications In scientific researches and also in practical applications of industrial processes, enhancing heat and mass transfer became an important interest field. Hence some heat and mass transfer enhancement techniques were developed in the last century. Presently, the general trends in processes are size reduction and performance improvement. This approach that aims at improving heat exchanging performance additionally to material and energy conversation, requires high heat and mass fluxes. Taking the large quantity of heat out of small sized and high performance electronics could be an example for this situation. Operating with high heat fluxes need special and high performance cooling systems. The existence of small sized and high performance devices is still increasing the concern for micro and nano scaled systems. This is a well-known situation that two-phase flow boiling properties in small cross-sectional channels differ with properties in conventional channels. As a result of this difference, the researches on boiling and condensation in small cross sectional channels are still carried out by the researchers. However the theoretical analysis of two-phase flow can only be done by using simplified mathematical modeling that presents approximate solutions. The designs which has lower consumptions and higher efficiencies with low footprint area under variable conditions has more importance.The First part will give information about classification of heat pumps and categorization of heating systems and appliances. In the second part, summary of articles and thesis about air to water heat pump systems, new developments and suggestions for a better design. According to new articles and studies, development for compressor and expansion systems has importance for lower consumption and higher efficiency. The third part, some important patents examined to approach a high performance system.The fourth and fifth parts, as a result of comparison between other fuel systems, we accepted that air to water heat pump system is feasible in accordance to test results.