Organik rankine çevrimi destekli soğutma sistemlerinin enerji ve ekserji analizi

Abstract

Bu çalışmada, organik Rankine çevrimi (ORÇ) destekli mekanik buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinin enerji ve ekserji analizi teorik olarak yapılmıştır. Sistemin soğutma devresi kısmı tek buharlaştırıcılı ve iki buharlaştırıcılı olarak tasarlanmıştır. Denklemlerin çözümünde Engineering Equation Solver (EES) programından faydalanılmıştır. Sistemde iş gören akışkan olarak R227ea, R124, R1234ze(E), R134a, R600a ve R12 akışkanları kullanılmıştır. Buharlaştırıcı, yoğuşturucu, kazan sıcaklıklarının ve türbin ve kompresör izantropik verimlerinin sistemin performans katsayısı (COPsistem) ve ekserji verimine (ηekserji,sistem) olan etkileri incelenmiştir. Ayrıca sistemi oluşturan her bir eleman için ekserji verimi, ekserji yıkımı, ekserji yıkım oranı ve termodinamik mükemmellik derecesi hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonunda sistem için en uygun iş gören akışkanın R600a olduğu görülmüştür. Bir buharlaştırıcılı sistemin performans katsayısının iki buharlaştırıcılı sisteme göre daha büyük, bunun aksine ise iki buharlaştırıcılı sistemin ekserji veriminin bir buharlaştırıcılı sisteme göre daha büyük olduğu sonucuna varılmıştır.

In this study, energy and exergy analysis of mechanical vapor compression refrigeration systems powered by organic Rankine cycle (ORC) was performed theoretically. Refrigeration part of the system was designed with single and dual evaporator. Engineering Equation Solver (EES) was utilized for the solution of equations. R227ea, R124, R1234ze(E), R134a, R600a and R12 fluids were used as working fluids in the system. Effects of evaporator, condenser, boiler temperatures and turbine and compressor isentropic efficiencies on coefficient of performance and exergy efficiency of system were investigated. In addition, exergy efficiency, exergy destruction rate, exergy destruction ratio and degree of thermodynamic perfection were calculated for each component in the system. R600a was detected to be the most suitable working fluid for the system as a result of calculations made throughout thesis. Coefficient of performance of the system with single evaporator was found to be higher than the system with dual evaporator. In contrast, exergy efficiency of the system with dual evaporator was found to be higher than the system with single evaporator.