Flow visualization was studied to determine the flow characteristic of the refrigerant. The effect of the amount of capacitor passes and the distances of the passes on the performance of the system was observed.
GĐRĐŞ
Sistemin bütününü ele alan çalışmalar
R600a ile yapılan testlerde verim daha yüksek çıksa da istenilen seviyeye ulaşılamadı ancak sistemin verimlilik açısından en zayıf yanı aşırı ısınma oldu. R407C'nin kompresör gücü ve soğutucu kütle akış hızı açısından uygun bir alternatif soğutucu olduğu sonucuna vardı.
Sistemi bileşen bazında ele alan çalışmalar
Ayrıca boru çapı arttıkça ısı transferinin arttığı, don yüksekliği arttıkça soğutma kapasitesinin azaldığı sonucuna varılmıştır. (2005) plakalı kanatçık ve borulu ısı değiştiricilerde kanat geometrisi değişikliklerinin ısı transferi ve basınç düşüşü üzerindeki etkilerini sayısal olarak araştırmıştır. Bu çalışmada, daha küçük tel çapı, daha büyük kanatlar ve tüp yoğunluğunun kullanıldığı optimum tasarım bulunmuştur.
Akış Görselleme Çalışmaları
50 kg/m2saat kütle akışında ve 7,1 eğrilik oranında, D=6,9 mm ve 0,1'den düşük kuruluk derecesinde akış modellerinde herhangi bir etki gözlenmedi. D=6,9 mm, kütle debisi 50 kg/m2s ve kuruluk derecesi 0,1'den küçük olduğunda 7,1 eğrilik oranındaki akış modellerinde herhangi bir etki gözlenmemiştir.
ĐKĐ FAZLI AKIŞLAR
Yatay Borularda Đki Fazlı Akış Formları
Aralıklı akış: Gaz hızı daha da arttıkça bu arayüzey dalgaları borunun tepesine değecek kadar büyür. Bu rejim, dönüşümlü olarak borunun tepesine dokunan yüksek genlikli dalgalar ve daha küçük genlikli dalgalarla karakterize edilir. Tüpün üst kısmı yüksek genlikli dalgalar tarafından neredeyse sürekli olarak ıslatılır ve ince bir sıvı filmi kalır.
Yarı-Tapalı Akış: Bu geçiş akış rejiminde, tıkaç borunun alt kısmındaki katmanlı tabakanın yüzeyindeki dalga formunu alır ve borunun üst kısmına temas etmez.
Dikey Borularda Đki Fazlı Akış Formları
Kattan, Thome ve Favrat'taki akış rejiminin geçiş sınırları Şekil 3.5'te gösterilmektedir (habbeli akışı çok yüksek hızlarda meydana gelir ve burada gösterilmemiştir). Artık referans sıvı seviyesi hLd biliniyor, aradaki denklemlerden boyutsuz değişkenler ve yeni akış rejimi haritası için geçiş eğrileri aradaki denklemlerden hesaplanıyor. Zürcher, Thome ve Favrat (1998) ayrıca 0,645 Mpa giriş doyma basıncında zeotropik bir R-407C soğutucu karışımı için iki fazlı akış rejimine ilişkin gözlemler elde etti.
Zürcher, Thome ve Favrat (1999) ayrıca 14 mm çaplı kontrol camıyla amonyak için iki fazlı akış rejimleri elde etti.
Dikey Borular Đçinde Buharlaşma için Akış Rejim Haritaları
Fair (1960) ve Hewitt ve Roberts (1969), memba dikey akışları için çok çeşitli aktarılan akış rejimi haritaları önermişlerdir. Akış rejimi haritalarındaki geçiş eğrileri, laminer ve türbülanslı akışlar arasındaki geçiş bölgeleri olarak düşünülmelidir. Fair (1960) tarafından oluşturulan Şekil 3.8'deki haritadan yararlanmak için öncelikle x ekseninin ve kütle hızının (burada lb/h ft2) değeri hesaplanmalıdır.
Hewitt ve Roberts tarafından dikey borular için oluşturulan iki fazlı akış rejimi haritası (Hewitt ve Roberts, 1969).
SOĞUTMA SĐSTEMĐ
Đdeal Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevrimi
Buzdolabı Soğutma Sistemi
- Kompresör
- Yoğuşturucu
- Kapileri (Kılcal) Boru
- Buharlaştırıcı
Soğutma sistemindeki soğutucu akışkan kılcal borudan aktığında aşırı soğutulmuş sıvıdan iki fazlı sıvı ve buhar karışımına dönüşür. Kılcal borudaki soğutucu akışı, kılcal borunun kompresöre bağlı emme hattı ile termal temas halinde olduğu adyabatik olmayan durumlarda özellikle karmaşıktır. Adyabatik olmayan soğutucu akışkan kılcal borusu aşırı soğutulmuş sıvı basıncında doyma basıncının altına düşerse, soğutucu akışkanda ani (buharlaşmalı) bir faz değişimi meydana gelir.
Adyabatik olmayan iki fazlı akışın bu karmaşıklığı, kılcal tüp akışının analizinde çok sayıda soruna neden olur.
Soğutucu Düzeneği
Tez kapsamında dikey derin dondurucunun soğutma kapasitesi ve ısı transfer performansının belirlenmesi ve sistem bileşenlerinde yapılan değişikliklerin sistemin soğutma performansına etkisinin incelenmesi amacıyla parametrik bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Deney düzeneğinde performansı incelenecek derin dondurucu soğutucu ile akım, güç, enerji, basınç, sıcaklık gibi değerlerin okunmasını ve kaydedilmesini sağlayan veri toplama sistemi bulunmaktadır. Evaporatör, dondurucu kabin içindeki hava ile temas halindedir ve doğal konveksiyon yoluyla ısı transferine maruz kalır.
Yüksek soğutma kapasiteli dondurucuda kullanılan mekanik termostatik ampul, Şekil 5.3'te görüldüğü gibi kabinin içinde, evaporatörün içinde bulunmaktadır.
Veri Toplama Ünitesi
- Ölçüm sistemi
- Sıcaklık ölçümü
- Basınç Ölçümü
- Güç ve enerji ölçümü
- Gerilim ve akım ölçümü
Veri toplama sisteminde HP Agilent E1406A etiketli, termokupl ve basınç sensörlerinden gelen sinyalleri toplayan ve üzerinde üç adet veri toplama kartı, güç ve enerjiyi ölçmek için güç sensörü, akımı ölçmek için voltaj ve akım sensörleri bulunan veri toplama ünitesidir. ve voltaj, basınç sensörlerini beslemek için DC jeneratör (DC) bulunmaktadır. Evaporatör raf giriş ve çıkışındaki boru yüzeylerinden toplam 12 adet termokupl ile sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Kondenserdeki yoğuşmayı tamamlamak ve son geçişlerde aşırı soğumanın varlığını anlamak ve yorumlamak için 3 adet termokupl ile kondenser yüzeylerinden sıcaklık ölçümleri alınmıştır.
Veri toplama mekanizmasındaki herhangi bir termokupl kanalı için kalibrasyon sonunda elde edilen standart sapma sisteme kaydedilir.
Belirsizlik Analizi
Entalpi değerlerine ilişkin sonuçlar denklem 5.7'de değiştirilmiş ve buharlaştırıcıdan geçen ısı miktarına ilişkin belirsizlik %1,32 olarak bulunmuştur. Sistemin COP'sini veren Denklem 5.4 için belirsizlik analizi yapılarak evaporatörden geçen ısı ve kompresör işi için bulunan belirsizlik değerleri yerine yazılır. Sistemdeki kompresör giriş-çıkış ve evaporatör giriş-çıkışındaki entalpi değerleri Engineering Equation Solver (EES) mühendislik programı kullanılarak bulunmuştur.
Sistem performansının belirsizlik analizi EES programı kullanılarak yukarıdaki formüller kullanılarak yapıldığında sonuç %4,2 olarak belirlendi.
DEEY SOUÇLARI
Buharlaştırıcı Akış Sıralamasının Etkileri
Akış sıralı evaporatörde çıkışa yakın 6. rafta ve çıkışta 5. rafta 8. rafta yer alan tüm paketler akış sırasına göre evaporatöre doldurulmuştur çünkü sadece girişteki 2 raf doldurulmuştur. akış düzenine sahip evaporatör, diğer raflardaki paketlerin sıcaklığı yakl. Ortalamanın 3-4°C üzerinde. Buharlaşma, yoğuşma sıcaklıkları, kompresör tarafından çekilen güç ve aynı %RT'de ve çevrim süresinde (%40 RT; 50 dakika) ölçülen enerji tüketimi, orijinal durumda ve değişen akış dizilerinde Tablo 6.2'de verilmiştir.
Tabloda akış sıralı evaporatörün en sıcak paketin sıcaklığını -16,5°C'ye, ortalama paketi ise -18,4°C'ye soğuttuğu, dolayısıyla aynı çalışma süresinde daha fazla soğutma yaptığı ve günde 639 Wh/24 saat enerji tükettiği görülmektedir. .
Kapileri Uzunluğunun Etkileri
Farklı ortam sıcaklıklarında ve termostat konumlarında yapılan deneyler sonucunda kılcal boru uzunluğunun buzdolabı raf sıcaklıklarına etkisi Tablo 6.3, 6.4 ve 6.5'te verilmiştir. Buna dayanarak optimum çalışma değerlerini belirlemek için farklı numunelerin artan yoğuşma basıncında COP değerleri hesaplandı. Farklı kılcal uzunluklara sahip numunelerin yoğuşma basıncındaki sistem COP değerleri araştırılmış olup, COP'lerin kılcal uzunluklara göre karşılaştırılması Şekil 6.2'de verilmiştir.
Minimum akış direncine sahip numunenin L=1900 mm olduğu varsayıldığında, maksimum sistem COP'sinin mevcut kondenser sıcaklıklarında, akış direncindeki artış sırasına göre ve 3500 test numunesi genelinde 45°C olduğu gözlemlendi.
Kapileri –Dönüş Hattı Isı Değiştiricisi Etkileri
Kılcal boru dönüş hattı, kılcal borunun dönüş borusundan geçtiği ve karşı akışlı bir ısı eşanjörü oluşturduğu koaksiyel bir geometriye sahiptir. Kılcal yüzeylerin farklı yerlerinden 5 adet termokupl ile ölçümler yapılmış ve ölçüm noktaları şekil 6.4 ve 6.5'te 1-5 arası rakamlarla ifade edilmiştir. Lin = 200 durumunda, ısı eşanjöründen önceki kılcal uzunluk yakl. Uzun olandan %60 daha büyük.
Tabloya göre eşanjör önündeki kılcal uzunluk Lin =924mm olduğunda sistem COP'leri tüm termostat konumlarında Lin =200mm uzunluğundaki duruma göre daha yüksektir.
Yoğuşturucu Boruları Arası Mesafenin (Pas Aralıklarının) Etkisi
Bir kılcal ısı değiştirici hattı üzerinde yapılan bu çalışma, Melo ve ark. 2002) ve Bansal ve Xu (2002). Sonuçlara göre, kondenserin kahverengi aralığının arttırılmasıyla iç rafların sıcaklıklarının azaldığı, ısının kondenserden daha kolay uzaklaştırılması ve kayıplar nedeniyle enerji tüketiminin azaldığı tespit edilmiştir. dizlerde azalır. . Kapasitör paslanmasından kaynaklanan boşluk değişiminin etkileri üzerine yapılan deneylerin sonuçları Bansal ve Chin (2003) tarafından yapılan çalışmayla uyumludur.
Yoğuşturucu Boru (Pas) Sayısının Etkileri
Tablo, kapasitör pas sayılarının raf sıcaklıkları ve güç tüketimindeki değişiklikler üzerindeki etkilerini göstermektedir. Tablodan da görülebileceği gibi kondenser pas sayısının azaltılmasının sistemin soğutma performansını olumsuz etkilediği ve kabin sıcaklıklarının artmasına neden olduğu sonucuna varılmıştır. Aynı zamanda pas sayısının azaltılmasının özellikle 20 adet pas kondansatörü kullanıldığında sistemin enerji tüketimini büyük ölçüde arttırdığı gözlemlenmiştir.
Kondenser geçiş sayısının 26'ya çıkarılması ise raf içi sıcaklıklarında az miktarda soğutma sağladı ancak aşırı soğutma miktarının artması nedeniyle sistem veriminin düşmesi, enerji tüketiminin artması sonucunu doğurdu.
Kompresör COP değişiminin etkileri
Farklı COP değerlerine sahip kompresörlerle yapılan enerji deneyleri sonucunda kompresörlerin COP değerleri arttığında pompalanan gücün azaldığı ve bunun sonucunda günlük enerji tüketiminin azaldığı görülmektedir. Bu bölümde çalışmada kullanılan evaporatördeki akışın yüksek hızlı kamera sistemi kullanılarak görselleştirilmesi anlatılmaktadır. Yüksek hızlı kamera sistemi ile kayıt yapıldıktan sonra analiz programları kullanılarak hareket ve boyutsal analiz yapılabilmektedir.
Hızlı kamera sisteminin yanı sıra, kamera ayarlarının ve video boyutlarının ayarlanmasına ve çekim öncesi çekimlerin yapılmasına olanak sağlayan Phantom 669 programı kullanılmaktadır.
Soğuk Işık Kaynaklı Boroskop Sistemi
Akış görselleştirmesi yapılacak bölümde ışık geçirgenliği düşük bir malzeme kullanılırsa yüksek hızda (>1000 fps) çekim yapmak zorlaşır. Boroskop sistemi ile soğuk ışık kaynağı fiber optik kablo ile birbirine bağlı olduğundan akış görselliği için gerekli aydınlatma boroskop üzerinden sağlanmaktadır. Yüksek çözünürlüklü boroskop, alternatif bir beyaz LED ve süper parlak mavi bir ışık kaynağı içerir.
Kullanılan soğuk ışık kaynağı yüksek ışık yoğunluğuna sahiptir, -100°C / +150°C sıcaklık aralıklarında çalışabilmektedir, yağa, yakıta ve solventlere ve 5 bar basınca kadar dayanıklı olup, ışık yoğunluğunun kademesiz olarak ayarlanmasına olanak sağlamaktadır. 150W kapasitede.
Ledli Beyaz Işık Kaynağı
Storz'un 4 mm'lik ultra ince kablosu, gelişmiş fiber optik görüntüleme tekniğiyle görünmeyen alanlara kolay erişim ve mükemmel görsel kalite sunuyor.
Akış Görselleme Çalışması
Dondurucunun ilk çalışmasında Şekil 7.3'de görüldüğü gibi kompresör çok hızlı çalışmaya başladıktan sonra kesit farkından dolayı soğutucu akışkan kılcal borudan evaporatöre yüksek hızda püskürtülerek akar. Buhar hızının daha da arttırılmasıyla tüpün tabanındaki sıvı tabakasından tüpün duvarlarına ve üst kısmına doğru bir sıvı hareketi meydana gelir. Yüksek hızlı gazın sıvı film üzerindeki arayüzey kesme kuvveti yerçekiminden daha baskın olduğundan, Şekil 7.6'da görüldüğü gibi gaz tüpün merkezinde sürekli olarak yukarı doğru akarken sıvı duvar üzerinde ince bir film halinde akar. .
Elde edilen ilişki sistemin buharlaşma ve yoğuşma sıcaklıklarına bağlı olarak sistemin COP değerini verir.
En küçük kareler yöntemi ve regresyon analizi
Bu bölümde çalışma boyunca yapılan deneylerden elde edilen veriler analiz edilerek derin dondurucu sisteminin COP değerini veren ampirik bir ilişki elde edilmiştir. Üç değişkenli modelde her noktanın üç koordinatı olduğundan ve bir alan hesaplanacağından denklem bir doğru denklemi değil, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi daha küçük bir kare alandır.
Regresyon modelinin çözümlenmesi ve uyumunun değerlendirilmesi
SOUÇLAR
Erek, A., Özerdem, B., Bilir, L., ve Đlken, Z., 2005, Effect of geometric parameters on heat transfer and pressure drop characteristics of plate fin and tube heat exchangers, Applied Thermal Engineering. Kim Y., and Kim Y., 2005, Heat transfer characteristics of large fin spacing finned flat plate heat exchangers, International Journal of Refrigeration. Lazarek, G.M., 1980, Two-phase heat transfer enhancement and pressure drop of refrigerants in horizontal pipes, International Journal of Refrigeration.
Tagliafico L, Tanda G., 1997, Radiation and natural convection heat transfer from wire and tube heat exchangers in refrigeration equipment.
