An Experimental investigation on heat and mass in a desiccant cooling system

Abstract

oz DESIKANT SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE ISI VE KÜTLE TRANSFERİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA YILDIRIM, Murtaza Doktora Tezi: Mak. Müh. Böl. Tez yöneticisi: Doç. Dr. Melda Ö. ÇARPINLIOĞLU Aralık 2002, 234 sayfa Bu çalışmanın amacı açık dolaşımlı, desikant soğutma sistemlerinin, DCS ısı ve kütle transferi açısından verimliliğinin incelenmesidir. Orijinal tasarım ve üretimi yapılan döner rejeneratör RR, ve desikant teker, DW, sistemin temel parçalarını oluşturmaktadır. Desikant tekerinde, desikant madde olarak Balıkesir Bigadiç yöresinde bulunan doğal zeolit kullanıldı. Sistemin tamamı ve kullanılan ölçme yöntemleri, sistem tasarım ve çalışma şartları, deneysel çalışma aralığı da dikkate alınarak tasarlanmıştır. Yapılan deneyler ile döner rejeneratörün ve desikant tekerin dönel hızı, proses ve rejenerasyon hatlarında hava kütle akımı, regenerasyon sıcaklığı gibi işletim değişkenlerinin, desikant soğutma sisteminin verimlilik katsayısı (COP), soğutma kapasitesi (CC), desikant tekerin kütle alma kapasitesi, döner rejeneratörün etkinliği üzerine etkisi incelenmiştir. Maximum COP, hava debisinin 0.083kg/s, rejenerasyon sıcaklığının 60C, dönel rejeneratörün dönel hızının 5 rpm, desikant tekerinin dönel hızının ise 0.3 rpm olduğu durumda 1.3 olarak elde edilmiştir. Oysa maximum CC, hava debisinin 0.139kg/s, rejenerasyon sıcaklığının 60C, dönel rejeneratörün dönel hızının 5 rpm, desikant tekerinin dönel hızının ise 0.1 rpm olduğu durumda 1 7kW/kgdryair olarak elde edilmiştir. Her iki durumda da dış havanın kuru termometre sıcaklığı 35C ve mutlak men oranı %20'dir.VI Anahtar Kelimeler: Desikant Soğutma Sistemi, Döner Regenaratör, Desikant Tekeri, Zeolit, COP, Soğutma Kapasitesi, Nem Alma Kapasitesi, Etkinlik.

Ill ABSTRACT AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION ON HEAT AND MASS TRANSFER IN A DESICCANT COOLING SYSTEM YILDIRIM, Murtaza Ph. D. in Mechanical Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Melda Ö. ÇARPINLIO?LU December 2002, 234 pages In this study, the performance of an open cycle Desiccant Cooling System (DCS) in terms of heat and mass transfers was investigated. The primary components of the system including a Rotary Regenerator (RR) and a Desiccant Wheel (DW) were designed and constructed. Natural Zeolite of Balıkesir was used as a desiccant in DW. The design of the overall system and the collaborative measurement system was established considering the operation of the cooling system such that the system and operating parameters can be controlled to cover an extensive range of experimental task. Tests were performed to investigate the effects of various system operating parameters including rotational speeds of DW and RR, air mass flow rate flowing through the process and regeneration lines, and regeneration temperature on the various system performance parameters including coefficient of performance (COP) and cooling capacity of DCS, moisture removal capacity of DW, and effectiveness of RR. A maximum COP of 1.3 is obtained for a mass flow rate of 0.083 kg/s, a regeneration temperature of 60C, and rotational speeds of 5 rpm for RR and 0.3 rpm for DW. However, a maximum cooling capacity of 17 kW/kg dry air is obtained for a mass flow rate of 0.139 kg/s, a regeneration temperature of 60C, andIV rotational speeds of 5 rpm for RR and 0.1 rpm for DW. Both maximum COP and CC are obtained at 35C outside dry bulb temperature and 20% relative humidity. Keywords: Desiccant Cooling System, Rotary Regenerator, Desiccant Wheel, Zeolite, COP, Cooling Capacity, Moisture Removal Capacity, Effectiveness.