Prizmatik tek adsorban yataklı adsorpsiyonlu su soğutma sisteminin teorik analizi ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental ınvestigation of prismatic single adsorbent bed adsorption water cooling system
Yazar: AHMED MOHAMMED SHAKIR SHAKIR
Danışman: PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Adsorbentler = Adsorbents ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Ekserji = Exergy ; Enerji depolama = Energy storage ; Silika jel = Silica gel

Özet:
Soğutma uygulamalarında, elektrik enerji ihtiyacının artan oranda kullanılması, çevre ve üretim problemlerine neden olmaktadır. Bu kapsamda, adsorpsiyonlu su soğutma sistemleri jeotermal, atık ısı ve güneş enerjisi gibi düşük sıcaklık kaynaklarıyla çalışan soğutma veya ısıtma için harcanan elektrik enerjisini azaltabilir. 
Bu tez çalışmasında, adsorpsiyonlu su soğutma sisteminin adsorpsiyon fenomenleri, çalışma prensibi ve adsorban yatak tasarımı ilgili detaylı literatür taraması yapılmıştır. Adsorpsiyonlu su soğutma sisteminde çalışma çifti silika-jel olarak kullanılmış, hiç kaçak olmaksızın çevrim çalıştırılmıştır.
Ayrıca, sıcak su giriş sıcaklığı (desorpsiyon sıcaklığı) ve soğutulacak su giriş sıcaklıkları gibi farklı çalışma parametrelerinin sistem performansı üzerindeki etkilerini değerlendirmek için adsorpsiyonlu su soğutma sisteminin enerji ve ekserji akım analizi teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, 80oC desorpsiyon sıcaklığında olan deney (Deney 2), 70oC desorpsiyon sıcaklığında olan deney (Deney 5) ile kıyasla enerji verimliliği %15,6 iyileşmiş olan toplam ekserji verimliliği %‒20,3 azalmıştır. Ayrıca, soğutulacak su giriş sıcaklığı artıkça, desorpsiyon sıcaklığı 80oC olan deneyler için enerji verimliliği yaklaşık %44 iyileşmiş olup, ekserji verimliliği ise %‒21 azalmıştır. Desorpsiyon sıcaklığı 70oC olan deneylerin enerji verimliliği yaklaşık %57 iyileşmiş olup, ekserji verimliliği ise %‒28 azalmıştır. Elde edilen deneysel sonuçları için yapılan belirsizlik analizinde %1,3 ila %4,4 arasında relatif belirsizlik değerlerine sahip olduğu görülmüştür. Son olarak, deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar simülasyon çalışmasından elde edilen sonuçlarla grafik ve istatistiksel yöntemlerle karşılaştırılmış olup, deneysel çalışmada (Deney 2) ortalama yüzde hata (MPE) değerlerinin %2,61 ila %18,8 arasında olduğu görülmüştür.

Abstract:
In cooling applications, the increasing need for electrical energy causes environmental and production problems. In this context, adsorption water cooling systems can reduce the electrical energy consumed for cooling or heating by working with low-temperature sources such as geothermal, waste heat and solar energy.
The present investigation covers adsorption phenomena, working principles and a detailed literature review of adsorbent bed design of adsorption water cooling system. In the adsorption water cooling system, the working pair was used as silica-gel while the cycle can operate without any leakage. 
In addition, the energy and exergy flow analysis of the adsorption water cooling system to evaluate the influences of different operating parameters such as hot water inlet temperature (desorption temperature) and chilled water inlet temperatures on system performance were investigated theoretically and experimentally. The results of the experimental study show that the cycle with a desorption temperature of 80oC (Experiment 2) enhanced the energy efficiency by 15.6%, compared to the cycle with a desorption temperature of 70oC (Experiment 5) when the total exergy efficiency has decreased by ‒25.4%. Also, the chilled water inlet temperatures increased, the energy efficiency for experiments with a desorption temperature of 80oC has improved by about 44% and the exergy efficiency has decreased by ‒21%, the energy efficiency of experiments with a desorption temperature of 70oC has improved by about 57% and the exergy efficiency has decreased by ‒28%. Additionally, the uncertainty analysis performed for the experimental results obtained, it was seen that it had relative uncertainty values between 1.3% and 4.4%. Finally, the results obtained from the experimental study were compared to the results obtained from the simulation study by graphic and statistical methods, likewise, the root mean square error (RMSE) values for the experiment study (Experiment 2) were found between 2.61% and 18.8%.