R422A ve R424A soğutucu akışkanlarıyla çalışan bir soğutma sisteminin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of a refrigeration system with R422A and R424A refrigerants
Yazar: UĞUR BERK
Danışman: PROF. DR. VEDAT ORUÇ
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Araştırmacılar, 1974 yılında HFC'lerin emisyon değerlerinin stratosferdeki ozon tabakasını delerek Dünya atmosferine zarar verebileceği seviyede olduğunu öngörmüşlerdir. 1985 yılına gelindiğinde, Antarktika üzerinde bulunan ozon tabakasının tahrip edildiği ölçümlerle kanıtlanmıştır. 1987 yılında Montreal Protokolü ile CFC'lerin üretimi ve tüketimi sınırlandırılmıştır. 2008 yılına gelindiğinde, stratosferik klor miktarı, 1990'ların sonunda ulaşılan zirve değerlerine göre % 10 daha düşük değerlere ulaşmış ve azalmaya devam etmiştir. 2010 yılının Ocak ayında yapılan protokol uyarınca CFC'lerin global üretiminin sona ermesi hedeflenmiştir. 2009'da Montreal Protokolü 196 ülke tarafından evrensel olarak onaylanarak Avrupa Birliği ülkelerinde HCFC kullanımına son verilmesi hızlandırılmıştır. 1990 yılından günümüze gelindiğinde HFC emisyonlarında, Montreal Protokolünün ve müteakip değişiklikler ile yürürlüğe giren düzenlemelerin bir sonucu olarak büyük ölçüde azalma sağlanmıştır.  
Günümüzde HCFC-22 soğutucu akışkanının yerine kullanılabilecek alternatif soğutucu akışkanlardan klor içermeyen, verimli performans sağlayan ve küresel ısınmaya karşı düşük bir etkiye sahip olan ürünler bulmak için birçok araştırma devam etmektedir.
Hidrokloroflorokarbon (HCFC) türevi soğutucu akışkanlarla çalışan çok sayıda soğutma ve iklimlendirme cihazlarından en yaygın olanları ev, ofis gibi yerlerde kullanılan ve soğutma kapasiteleri 2 kW–7 kW arasında değişen split tip klimalardır. Bu cihazların büyük kısmı HCFC-22 soğutucu akışkanıyla çalışmaktadır.
HCFC-22 soğutucu akışkanıyla çalışan bir klima cihazının, ozon tabakasına zarar vermeyen HFC-422A ve HFC-424A soğutucu akışkanı kullanılarak elde edilen sonuçlarla soğutma kapasitesi ve performans katsayısı (COP) gibi enerji parametrelerinin deneysel olarak araştırılması amaçlanmıştır. HCFC-22 yerine kullanılabilecek alternatif soğutucu gazlarla ilgili çalışmalar belirtilmiş olup özellikle endüstriyel tip soğutma sistemlerinde yapılan çalışmalar literatürde açıklanmıştır. 
Deney düzeneği hazırlanan sistemde, split klima iç ünitesinin monte edildiği yalıtımlı oda ve kondenser ünitesi ve sabit dış ortam sıcaklıkta tutulması için izoleli bir kanal kullanılmıştır. Deneylerde 2.05 kW soğutma kapasitesine sahip klima kullanılmıştır. Sıcaklık ve basınç değerlerini ölçmek için, ısıl çift ile basınç transdüseri kondenserin giriş ve çıkışına bağlanmış olup, kompresör giriş kısmına, genleşme vanası girişi ile evaporatör çıkışına yerleştirmiştir. Debimetre ile kütlesel debi ölçülüp her soğutucu gaz için tekrarlanmıştır. Bundan başka dış ortam sıcaklığı ve izoleli odanın sıcaklıkları da ölçülmüştür. Kompresörün elektrik tüketimini ölçmek için güç ölçen cihaz kullanılmıştır. Ölçümlerle soğutma kapasitesi, enerji tüketimi ve COP değerleri hesaplanmıştır. Çalışmadan elde edilen bulguların, soğutma ve iklimlendirme alanındaki araştırma ve tasarımlar için faydalı bir kaynak olması beklenebilir.

Abstract:
The researchers predicted in 1974 that the emission values of HFCs were at levels where they could impair the Earth's atmosphere by depleting the ozone layer in the stratosphere. By 1985, the ozone layer on Antarctica was proven to be destroyed by measurements. In 1987, production and consumption of CFCs were restricted by the Montreal Protocol. By 2008, the amount of stratospheric chlorine had reached 10% lower than peak values reached at the end of the 1990s and continued to decline. In line with the protocol signed in January 2010, the global production of CFCs has been targeted at the end of the 2010. According to The Montreal Protocol 196 countries was generally approved in 2009, accelerating the termination of HCFC use in European Union countries. At the end of 1990, a significant reduction has been achieved last of all the HFC emissions, the regulations and the Montreal Protocol introduced by subsequent amendments. Numerous research is currently underway to find products that do not contain chlorine from alternative refrigerants that can be used replace of the HCFC-22 refrigerant, provide efficient performance and have a low global warming effect.  
The most common refrigeration and condensation devices operating with hydrochlorofluorocarbons (HCFC) derived refrigerants are split-type air-conditioners that are used in places such as homes and offices and whose cooling capacities range from 2 kW to 7 kW. Most of these devices work with HCFC-22 refrigerant.
With the results obtained by using HFC-422A and HFC-424A refrigerant which does not harm the ozone layer, it is aimed to investigate the energy parameters of cooling capacity and performance coefficient (COP) experimentally. Studies on alternative refrigerant gases that can be used instead of HCFC-22 have been mentioned and the studies done especially in industrial cooling systems have been explained in the literature.
In the system where the test setup was prepared, the insulated room and condenser unit where the split air conditioner indoor unit was mounted and an insulated duct was used for keeping the constant outdoor temperature. A wall-mounted split air conditioner with a cooling capacity of 2.05 kW was used in the experiments. In order to measure the temperature and pressure values, the thermocouple and the pressure transducer are connected to the inlet and outlet of the condenser and placed to the compressor inlet, the expansion valve inlet and the evaporator outlet. The mass flow was measured with a flow meter and repeated for each refrigerant.. The outdoor temperature and the temperature of the insulated room were also measured. A power meter is used to measure the electricity consumption of the compressor. Cooling capacity, energy consumption and COP values were calculated. The findings of the study can be expected to be a useful resource for research and design in the field of refrigeration and air conditioning.