Ejektör genleştiricili transkritik kaskad soğutma sistemlerinde enerji ve ekserji analizi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: YASİN ÖZKAN
Danışman: Ahmet Selim Dalkılıç
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzde çevresel etkileri düşük olan doğal soğutucu akışkanların kullanımı, iklim değişikliğiyle mücadele kapsamında önem kazanmaktadır. R744 gibi düşük GWP değerine sahip soğutkanlar, çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Ancak R744'ün transkritik sıcaklıklarda çalışması ve yüksek işletme basınçları, sistem performansını sınırlayabilmektedir. Ayrıca, çok düşük sıcaklık gerektiren uygulamalarda tek kademeli sistemler teknik sınırlamalar nedeniyle yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle R744 kullanılan sistemlerde ejektör gibi yardımcı ekipmanların entegrasyonu performansı artırırken; kaskad yapıda tasarlanan sistemler ise yüksek ve düşük sıcaklık bölgelerinin ayrı çevrimlerle yönetilmesini sağlayarak düşük sıcaklık uygulamalarında daha kararlı ve yüksek performanslı bir çalışma sunmaktadır. Bu çalışmada, yüksek sıcaklık çevriminde R744, düşük sıcaklık çevriminde ise R290, R170, R41 ve Xe kullanılan kaskad sistemlerin enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Gaz soğutucu basıncı, gaz soğutucu çıkış sıcaklığı, buharlaştırıcı sıcaklığı ve ısı değiştiricideki buharlaşma sıcaklığı gibi çevrim parametrelerinin incelendiği bu kaskad sistemler, ejektör genleştiricili ve geleneksel genleşme vanalı yapılandırmalar olarak modellenmiş olup EES yazılımı ile analiz edilmiştir. Termodinamik analiz sonuçlarına göre, ejektör genleştiricili sistemlerin kullanımı COP değerlerinde %15-20 oranında artış sağlanmıştır. Çalışmada en yüksek COP değeri, R744/R290 kaskad sisteminde elde edilmiştir. Bileşen bazlı ekserji analizine göre, geleneksel sistemlerde en yüksek ekserji kaybı genleşme vanasında meydana gelmiştir. Ejektör entegrasyonu ise sistemin toplam ekserji yıkımını %27-30 oranında azaltmıştır. Son olarak, gaz soğutucu basıncının sistem performansı üzerinde belirleyici bir parametre olduğu ve COP açısından optimum değerlerin 8500-8600 kPa aralığında yer aldığı tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, düşük sıcaklık düzeyinde çalışan kaskad sistemlerin performansının ejektör entegrasyonu ile anlamlı biçimde artırılabildiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, kullanılan soğutkan tipi ve çevrim parametrelerinin bu iyileşme üzerinde belirleyici bir rol oynadığı görülmüştür.