R134a soğutucu akışkanlı sudan suya ısı pompası sisteminin birinci ve ikinci kanun analizi
First and second law analysis of R134a refrigerant water to water heat pump system
Yazar: TAYFUN MÜVEZZİ
Danışman: PROF. DR. ÖMER KAYNAKLI ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHRİ AKSU
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ekserji = Exergy ; Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada R134a soğutucu akışkan kullanan sudan suya ısı pompasının termodinamik analizinin yapılması hedeflenmiştir. Bunun için deney düzeneği ile kondenser kapasiteleri sabit kalacak şekilde evaporatörde farklı buharlaşma sıcaklıklarında ve farklı evaporatör su debilerinde deneyler yapılarak sistemin ısıtma tesir katsayısı, kompresör gücü, evaporatör kapasitesi, kondenser kapasitesi ve sistemde bulunan elamanların ekserji yıkımları ile ekserjik verimleri hesaplanmıştır. Deneyler esnasında 7 farklı noktada sıcaklık değerleri ölçümü yapılarak datalogger üzerinden ekranda ölçülen sıcaklıklar kayıt altına alınmıştır. Kondenser su debi değeri (100 l/h) sabit tutulup, evaporatör debileri 200 l/h, 300 l/h, 400 l/h ve buharlaşma sıcaklıkları ise 8 °C, 10 °C ve 12 °C olacak şekilde kademeli olarak değiştirilmiştir. 9 farklı koşulda gerçekleştirilen deneyler sonucunda enerji analizine göre ısı pompasının ısıtma tesir katsayısı (COPHP) değerlerinin 3,24 ile 4,63 arasında olduğu hesaplanmıştır. Isı pompasında en yüksek ısıtma tesir katsayısı değerinin 12 °C buharlaşma sıcaklığı ile 100 l/h kondenser debisi ve 400 l/h evaporatör debisinde COPHP=4,63 olarak gerçekleştiği belirlenmiştir. En düşük ısıtma tesir katsayısı değeri 8 °C buharlaşma sıcaklığında ve kondenser su debisi sabit olacak şekilde 200 l/h evaporatör debisinde COPHP=3,24 olarak gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Isı pompasının ekserji verimleri ise 0,268 ile 0,331 arasında değişkenlik göstermiştir. Sistemde bulunan elemanlarda meydana gelen en büyük ekserji yıkımı %77'lik oranla kompresörde meydana gelirken en düşük ekserji yıkımı %2'lik oranla genleşme elemanında olmuştur. En yüksek ekserji veriminin 12 °C buharlaşma sıcaklığı ile 100 l/h kondenser debisi ve 400 l/h evaporatör debisinde 0,331 olarak gerçekleştiği belirlenmiştir. Evaporatöre gönderilen suyun debisi ve buharlaşma sıcaklıkları arttıkça ısı pompasının ısıtma tesir katsayılarının ve ekserji verimlerinin doğru orantılı olarak arttığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed to make a thermodynamic analysis of a water-to-water heat pump using R134a refrigerant. For this purpose, the heating effect coefficient of the system, compressor power, evaporator capacity, condenser capacity, exergy destruction and exergy efficiency of the elements in the system were calculated by performing experiments at different evaporation temperatures and different water flow rates in the evaporator, with the experimental setup remaining constant. During the experiments, temperature values were measured at 7 different points and the temperatures measured on the screen were recorded via the datalogger. As a result of the experiments carried out under 9 different conditions, the heating efficiency coefficient (COPHP) values of the heat pump were calculated to be between 3.24 and 4.63 according to the energy analysis. It was determined that the highest coefficient of heating effect in the heat pump was realized as COPHP=4.63 at 12 °C evaporation temperature, 100 l/h condenser flow and 400 l/h evaporator flow. It was observed that the lowest heating effect coefficient value was realized as COPHP=3.24 at 8 °C evaporation temperature and 200 l/h evaporator flow rate with constant condenser water flow. The exergy efficiencies of the heat pump varied between 0.268 and 0.331. It was determined that the highest exergy efficiency was 0.331 at 12 °C evaporation temperature, 100 l/h condenser flow and 400 l/h evaporator flow. It has been observed that the heating effect coefficients and exergy efficiencies of the heat pump increase in direct proportion as the flow rate and evaporation temperatures of the water sent to the evaporator increase.