R290(Propan) ve R600(N-Bütan) Soğutucu Akışkanlarının Kullanıldığı Ardışık İki Kademeli (Kaskad) Bir Soğutma Sisteminin Optimum Çalışma Parametrelerinin Belirlenmesi

Authors : Halil ATALAY

Pages : 775-791

Doi:10.21205/deufmd.2019216309

View : 10 | Download : 4

Publication Date : 2019-09-20

Article Type : Research Paper

Abstract :Ardışık iki kademeli soğutma sistemleri özellikle buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimlerinin düşük sıcaklık uygulamaları için yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu tarz sistemlerin daha verimli çalışabilmesi için izlenecek önemli adımlardan biri sistemde kullanılacak soğutucu akışkanın seçimidir. Çünkü bir soğutma çevriminde en yüksek COP değerini elde etmek özellikle soğutucu akışkan seçimine ve çalışma parametrelerinin en iyi şekilde belirlenmesine bağlıdır. Hidrokarbonlar topraktaki madde döngüsünden ortaya çıktıkları için doğal soğutucu akışkan olarak adlandırılırlar. Özellikle propan (R290) ve bütan (R600) sağladığı avantajlardan dolayı son yıllarda soğutucu akışkan olarak tercih edilen doğal hidrokarbonlardır.  Bu çalışmada, örnek olarak, R290 ve R600 soğutucu akışkanının kullanıldığı iki kademeli bir soğutma çevrimi modeli geliştirilerek sistemin optimum çalışma şartları belirlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda Java programlama dili kullanılarak örnek bir simülasyon modeli geliştirilmiştir. Bu modelde, olası hataları önlemek için stokastik (istatistiksel) optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca, soğutucu akışkanın bütün fazlarına ait termodinamik özellikler için Java dilinde ayrı bir simülasyon modeli geliştirilmiştir. Termodinamik özelliklerin belirlenmesi için geliştirilen simülasyon çalışmasında sıvı ve kızgın buhar bölgesi için özellikler Helmholtz gerçek gaz hal denklemi kullanılarak belirlenmiştir. Soğutucu akışkanların doyma bölgesi özellikleri de kübik şerit polinom denklemleri kullanılarak hesaplanmıştır. Geliştirilen bu simülasyon çalışmasından elde edilen sonuçların gerçek bir soğutma çevrimi önemli ölçüde uyum gösterdiği ve bu çalışma kapsamında geliştirilen bu modelin endüstriyel soğutma uygulamalarında özellikle sistem tasarımı ve analizi aşamasında önemli avantajlar sağlayacağı gözlemlenmiştir. 
Keywords : Soğutma sistemleri, soğutucu akışkanlar, termodinamik özellikler