Çift kademeli CO2` li soğutma sistemlerinde genleşme türbini kullanımının enerji potansiyeline etkisi

Abstract

Soğutucu akışkanlar, çevreye zarar vermeleri, küresel ısınmaya etki ettikleri ve ozon tabakasına verdikleri zararlar dolayısıyla son yıllarda hızla değişmiştir. Ülkemizin de 2009'un başında imzaladığı Montreal Protokolü ve Kyoto Protokolü ile ozon tabaksına zarar veren ve küresel ısınmaya yol açan soğutucu akışkanların yerlerini çevre dostu doğal akışkanlara terk etmişler ya da terk etmektedirler. Bu yönetmelikler alternatif akışkanlara yönelmeyi ve özellikle CO2 kullanımını artıracak bir kapsama sahip olması beklenmektedir.1940'lı yıllardan sonra florokarbon akışkanların geliştirilmesiyle, doğal soğutucu akışkanların soğutucu akışkan olarak kullanılması azalmıştır. Fakat bugün yaşanan küresel ısınma sorunu sebebiyle, soğutma sistemlerinde kullanılması kabul gören en yaygın alternatif akışkanlar, doğal akışkanlar olan saf hidrokarbonlar, CO2 vb. akışkanlardır.Bu çalışmada çift kademeli kritik üstü çalışan bir CO2 çevriminin enerji tasarruf potansiyeli teorik olarak incelenmiştir. Evaporatör ve gaz soğutucu basınçları değişken parametreler olarak seçilmiştir. Soğutma tesir katsayısının genleşme valfi yerine genleşme türbini kullanılması halinde değişimi incelenmiştir. Bununla birlikte tersinmezlik analizi de yapılmıştır. Kompresör izentropik verimi ve expander izentropik verimi tersinmezlik analizi için değişken parametreler olarak kullanılmıştır. Sonuçlar grafiksel olarak sunulmuş ve tartışılmıştır. Genleşme türbini kullanımının genleşme valfi kullanımına göre enerji açısından daha avantajlı olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: CO2'li soğutma çevrimi, kademeli sıkıştırma, genleşme türbini, COP, ikinci yasa analizi.

Refrigerants, damage to the environment, global warming and ozone layer, given their impact because of losses they have changed rapidly in recent years. Our country from 2009 's early signing the Montreal Protocol and the Kyoto Protocol and global warming and damage ozone layer led the locations of environmentally friendly natural refrigerant fluids are abandoned or had to leave. These regulations and in particular turn to alternative fluids to increase the use of CO2 is expected to have a scope.After the 1940s development of fluorocarbon fluid, used as refrigerants of natural refrigerants decreased. But today the global warming problem occurred because of the refrigeration systems used most widely accepted alternative fluids, natural fluids, which are pure hydrocarbons, CO2, etc. are fluid.In this study; the energy saving potential of two-stage transcritical CO2 cycle is theoretically investigated. The evaporator and gas cooler pressures are selected as variable parameters. The coefficient of cooling performance changing with using an expander used instead of an expansion valve is determined. However the irreversibility analysis is carried out. The compressor isentropic efficiency and expander isentropic efficiency are used as variable parameters for the irreversibility analysis. Results are presented graphically and discussed. It is seen that the usage of expander give more advantage accordingto usage of expansion valve.Key Words: CO2 refrigeration cycle, staged compression, expander, COP, second law analysis.