Farklı Soğutucu Akışkanların Kullanıldığı Kanatlı Borulu Bir Evaporatörün Matematiksel Modeli

Year 2019, Volume: 31 - Özel Sayı I:, 66 - 74, 20.05.2019

Ebru Mançuhan , Tutku Mutlu , Berçem Kıran Yıldırım , Sibel Titiz-sargut

https://doi.org/10.7240/jeps.497386

Abstract

Bu çalışmada farklı akışkanların soğutkan olarak
kullanıldığı kanatlı borulu kompakt ısı değiştiricisinin bir evaporatör olarak
matematiksel modellemesi yapılmıştır. Evaporatör olarak kullanılan ısı
değiştiricisinde (yüzey tipi 8.03/8T ve CF-7.0-5/8J), değişen çalışma parametrelerinde (kütlesel debi, sıcaklık,
basınç) bir
doğal (R290) ve üç sentetik (R410A, R134a, R404A) soğutucu akışkan kullanılarak soğutma kapasitesini
tahmin edebilen bir model geliştirilmiştir. Ayrıca seçilen soğutucu
akışkanların (hidro-floro karbon gruba giren R134a, R404A, R410A ve hidrokarbon
grubuna giren R290) çevreye olan etkileri küresel ısınma etkisi (GWP) değerleri
karşılaştırılarak incelenmiştir.  Matematiksel model, EES (Engineering Equation Solver)
yazılımı kullanılarak hazırlanmıştır. Geliştirilen model aynı soğutma kapasitesinde farklı
soğutucu akışkan ve yüzeyler kullanıldığı durumlar için evaporatör buharlaşma
ve kızgın gaz bölgesine giren–çıkan hava sıcaklıkları, ısı taşınım katsayısı,
toplam ısı transfer katsayıları ve ısı akısının tahmin edilebilmektedir. Değişen kütle akısı değerlerinde (50-500
kg/m².s), buharlaşma bölgesinde en yüksek ısı taşınım katsayısı doğal akışkan
R290 için hesaplanmıştır. Tüm akışkanlar karşılaştırıldığında diğer sentetik
akışkanlara göre R290’nın daha düşük kütle akısı değerine sahip olduğu
görülmüştür. Elde edilen sonuçlar ve soğutucu akışkanların çevreye olan
etkileri göz önünde bulundurulduğunda, soğutma sistemlerinde doğal akışkan
R290’nın tercih edilebileceği belirlenmiştir.

Keywords

: Evaporatör, Kompakt ısı değiştiricileri, Soğutma sistemleri, Soğutucu akışkan

References

• BAYRAM, Gamze, and Arzu ŞENCAN ŞAHİN. "Plakalı Isı Eşanjöründe Farklı Soğutkanlar Kullanılarak İki Farklı Soğutma Sisteminin Deneysel Analizi." SDÜ Yekarum e-Dergi 2.2 (2014).
• Incropera F. P., DeWitt D. P., 1990, Fundamental of Heat and Mass Transfer, John Wiley, New York.
• US Environmental Protection Agency, National Action Plan for Energy Efficiency: Sector Collaborative on Energy Efficiency Accomplishments and Next Steps. Available:<http://www.epa.gov/cleanenergy/documents/suca/sector_collaborative.pdf>.
• Getu, H., M., Bansal P. K., 2007, Modeling and Performance Analyses of Evaporators in Frozen-Food Supermarket Display Cabinets at Low Temperatures. International Journal of Refrigeration, 30, 1227-1243.
• Horton, W.T., 2002, Modeling of Secondary Loop Refrigeration Systems in Supermarket Applications, Ph.D. Thesis, Purdue University, USA.
• Tassou S. A., Green R. K., 1981, A Mathematical Model of the Heat Transfer Process in a Shell and Tube Condenser for Use in Refrigeration Applications, Appl. Math. Modelling, 5, 29-33.
• Zabet I., Lemort V. And Tarlea G.M., 2012, Mathematical Model of a Heat Exchanger Working with Different Refrigerants, Mathematical Modelling in Civil Engineering, 2, 55-63.
• Liu, M., et al. Performance Study of Finned Tube Evaporators in a Humid Environment. in ASME 1997 Turbo Asia Conference. 1997. American Society of Mechanical Engineers.
• EES; 2017, Engineering Equation Solver, Academic Commercial, V10.326, fChart Software Inc.
• IPCC Climate Change 2013, The Physical Science Basis, Cambridge Univesity Press, Cambridge, United Kingdom and New York, USA
• Bergman, T.L., et al., Fundamentals of heat and mass transfer. 2011: John Wiley & Sons.