Kompesör gaz akış hattı optimizasyonu
Compressor gas flow line optimization
Yazar: ALPEREN EKEMEN
Danışman: PROF. DR. ALİ PINARBAŞI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Buzdolaplarında kullanılan kaynaklı muhafazalı pistonlu kompresörler soğutma çevriminin enerji harcayan tek elemanı olmasında dolayı enerji verimliliği çok önemlidir. Özellikle küresel ısınmanın etkilerinin giderek artmaya başladığı bu dönemlerde enerji verimliliği üzerine yapılan çalışmalar oldukça önem kazanmaktadır. Bu çalışmada buzdolaplarında kullanılan kaynaklı muhafazalı pistonlu kompresörlerde gaz akış hattının enerji verimliliğine en çok etki eden parçası olan egzoz valf tasarımı optimizasyonu için deneysel ve sayısal olarak çalışılmıştır. Optimizasyon yapılacak şart için buzdolaplarının çalışma koşulları içerisinde (25°/-20°) sıcaklıklarında düşük kompresör dönüş hızlarında (1300 RPM) ve yüksek kompresör dönüş hızlarında (3000 RPM) olmak üzere farklı hızlarda çalışılmıştır. Optimizasyon çalışmasında valflere ait en önemli iki parametre olan kütle ve katılık katsayısı üzerinde bir dizi parametrik analizler yapılarak farklı dönüş hızlarına yönelik en ideal valf parametreleri ve bunların performansa etkileri tespit edilmiştir. Tez çalışması beş ana bölümden oluşmaktadır. Tez çalışmasının birinci kısmında soğutma çevriminde ideal ve gerçek durumla karşılaştırmalı olarak ve kompresörler ve komponentleri hakkında bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde literatürde yer alan çalışmalara ve tez konusu ile benzer yapılan çalışmalara ilişkin alınan patentlere yer verilmiştir. Tezin üçüncü bölümünde PV çalışmaları Kalorimetre testleri gibi yapılan deneysel çalışmalar, kullanılan deney sistemlerinin detaylı tanıtılması, prototip hazırlık süreçleri ve deneysel çalışmaların sonuçları ile paylaşılmıştır. Tezin dördüncü bölümünde GT-SUITE programında kurulan akış modeli, yapılan doğrulama çalışmaları ve son olarak parametrik analizler ile yapılan optimizasyon çalışması sonuçlarıyla birlikte verilmiştir. Son olarak beşinci olan son bölümde elde edilen bulgular, yapılan tespitler, sonuçların özeti ve öneri bölümüne yer verilmiştir.

Abstract:
Energy efficiency is of paramount importance because hermetic reciprocating compressors used in refrigerators are the only energy-consuming element in the cooling cycle. Especially in these periods when the effects of global warming are beginning to escalate, studies on energy efficiency become increasingly crucial. In this study, exhaust valve design optimization, which is the part of the gas flow line that most significantly affects energy efficiency in hermetic reciprocatinG compressors used in refrigerators, was investigated experimentally and numerically. For the optimization condition, the operating conditions of refrigerators were examined at temperatures of (25°/-20°), with low compressor rotation speeds (1300 RPM) and high compressor rotation speeds (3000 RPM). In the optimization study, a series of parametric analyses were conducted on the mass and stiffness coefficient, the two most critical parameters of the valves, to determine the most ideal valve parameters for different rotational speeds and their effects on performance. The thesis consists of five main chapters. The first part provides information about compressors and their components, comparing the ideal and real situations in the refrigeration cycle. The second part includes a review of studies in the literature and patents obtained for studies similar to the subject of the thesis. The third part of the thesis presents experimental studies such as PV studies, calorimeter tests, detailed descriptions of the experimental systems used, prototype preparation processes, and the results of the experimental studies. In the fourth chapter of the thesis, the flow model established in the GT-SUITE program is presented along with verification studies, and finally, the results of the parametric analysis and optimization study are discussed. Lastly, in this fifth and final section, the findings, conclusions, summary of results, and recommendations are provided.