Çeşitli tiplerde kompresör ve genleşme elemanı kullanan bir otomobil iklimlendirme sisteminin karşılaştırmalı deneysel analizi

Abstract

Bu çalısmada, orijinal parçalardan olusan ve sogutucu akıskan olarak R134akullanan deneysel bir otomobil kliması sistemi laboratuar ortamında kurularak çesitlimekanik ve elektriksel ölçüm cihazlarıyla donatılmıstır. Sistemin sogutma çevrimi,sabit ve degisken kapasiteli yalpalı plakalı kompresörler ile lamine tip evaporatör,paralel akımlı-mikro kanallı kondenser, termostatik genlesme valfi, orifis tüp, sıvıtankı ve akümülatörden olusmaktadır. Sistem, istege baglı olarak sabit ve degiskenkapasiteli kompresörlerden herhangi biri ile çalıstırılabilmektedir. Sistem, herkompresör tipi için termostatik genlesme valfi veya orifis tüp ile çalıstırılabilmekte;böylece aynı evaporatör ve kondenseri kullanan dört farklı sistem olusturulmaktadır.Bu sekilde elde edilen farklı sistemler, kompresör devri, havanın kondensere veevaporatöre giris sıcaklıkları ile kondenser ve evaporatörden geçis hızlarıdegistirilerek test edilmistir. Deneysel verilere enerji ve ekserji analizleriuygulanarak, dört farklı sistemin çesitli performans parametreleri belirlenmis vegrafikler halinde karsılastırmalı olarak sunulmustur. Deneyler sonucunda, artankompresör devriyle birlikte dört farklı sistem için sogutma kapasitesinin genel olarakarttıgı, ancak sistemde yok edilen toplam ekserjinin de arttıgı ve sogutma tesirkatsayısının düstügü görülmüstür. Kondensere giren hava akımı sıcaklıgınınartmasıyla veya hızının düsmesiyle, sistemin sogutma kapasitesi ve sogutma tesirkatsayısı düsmekte, sistemde yok edilen toplam ekserji ise artmaktadır. Evaporatöregiren hava akımının sıcaklıgının veya hızının artmasıyla ise sistemin sogutmakapasitesi ve sogutma tesir katsayısı artmaktadır. Degisken kapasiteli kompresörünkapasite kontrol sistemi, evaporatöre giren hava akımının sıcaklıgının veya hızınınazalması yada kompresör devrinin artması sonucu devreye girmekte ve performansparametrelerini etkilemektedir. Termostatik genlesme elemanı da evaporatörçıkısındaki sogutucu akıskan kızgınlık derecesindeki degisimin egilimine göresogutucu akıskan debisini degistirerek performans parametrelerini etkilemektedir.Anahtar Kelimeler: Sogutma; klimlendirme; Otomobil kliması; R134a; Kompresör;Genlesme elemanı.

In this study, an experimental R134a automobile air conditioning systemmade up from original components has been set up in the laboratory and equippedwith various mechanical and electrical instruments. The refrigeration circuit of thesystem consists of fixed and variable capacity swash plate compressors, a laminatedevaporator, a parallel flow micro-channel condenser, a thermostatic expansion valve,an orifice tube, a liquid receiver and an accumulator. The system can be operatedwith either the fixed capacity or variable capacity compressor depending on thechoice. The system can also be operated with either the thermostatic expansion valveor orifice tube for each compressor type. Thus, four different systems employing thesame evaporator and condenser have been obtained. The systems acquired in thisway have been tested by varying compressor speed, temperatures of the air streamsentering the condenser and evaporator, and speeds of the air streams passing throughthe condenser and evaporator. By applying energy and exergy analyses to theexperimental system, various performance parameters of the four different systemshave been determined and presented in graphics comparatively. The results show thatthe cooling capacity of each system usually increases with the compressor speed.However, the exergy destruction in the system also increases and the coefficient ofperformance for each system decreases with the compressor speed. The coolingcapacity and coefficient of performance for each system decrease with increasingtemperature of the air stream entering the condenser or with decreasing speed of thecondenser air stream, which in turn raises the total exergy destruction in the system.On the other hand, the cooling capacity and coefficient of performance for eachsystem increases with increasing temperature of the air stream entering theevaporator or with increasing speed of the evaporator air steam. The capacity controlsystem of the variable capacity compressor intervenes the operation when thetemperature or speed of the air stream entering the evaporator drops or the speed ofthe compressor increases, thus affecting the performance parameters of the system.Also the thermostatic expansion valve varies the flow rate of the refrigerant inresponse to the tendency of change in the superheat of the refrigerant at theevaporator outlet, thereby affecting the performance parameters of the system.Keywords: Refrigeration; Air conditioning; Automobile air conditioner; R134a;compressor; expansion valve.