Gaz karışımları kullanan ısı pompalarının enerji ve ekserji verimlerinin deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Teknolojinin gelişmesiyle beraber, enerjinin yetersizliği ve fosil yakıtlar gibi var olan kaynakların uzun süre dayanamayacağı ve ayrıca çevreye olan zararları göz önüne alındığında, enerji konusundaki çalışmalar ve araştırmalar önemli ve güncel kılmaktadır.Son yıllarda yapılan çeşitli araştırmalar, fosil kaynakların çevreye verdikleri zararları dikkate almış, alternatif enerji kaynaklarından faydalanılması gerektiğini ortaya koymuştur.Bu doktora çalışmasında termodinamiğin bir ve ikinci yasaları, Enerji ve Ekserji analiz metotları kullanılarak Erzurum ilinde Atatürk üniversitesi Makine mühendisliği laboratuvarında buhar sıkıştırmalı hava kaynaklı ısı pompası sistemine ait ekserji ve enerji analizler yapılmıştır.Buhar sıkıştırmalı bir ısı pompasında saf R134a, saf R404a, saf R407c ve R134a/R404a, R134a/R407c ve R404a/R407c soğutkan çiftlerinin değişik karışım oranlarının kullanılmasıyla, termodinamik datalar alınmış ve değerlendirilmiştir. Isı pompası sisteminin performansı (COP) ve verimi üzerine; karışım oranı, kaynak giriş sıcaklığı ve kondenser soğutma suyu debisinin etkileri incelenmiştir. İlaveten bu çalışmada, mevcut ısı pompası sistemiyle farklı deneyler ve analizler de yapılmış ve sonuçlar elde edilmiştir. Saf soğutkan gazının optimum miktarı, farklı kompresör yağlarının kullanılmasının etkileri ve türbülatör kullanarak kondenser performansı ve veriminin artırılması ANSYS Fluent programı ile ayrı ayrı test ve analiz edilmiş ve elde edilen sonuçlar grafikler halinde verilmiştir.

Due to the depletion of the petroleum resources and also regarding to the environmental concerns, now there is a considerable demand for alternative energy sources, such as heat pumps and renewable energies. Therefore, research and studies on renewable energy area are valuable and up to date.In this study, first and second thermodynamics laws, energy and exergy analyzing methods are used to investigate the performance of the air source heat pump system experimentally in the fluid mechanics laboratory of the Ataturk University in Erzurum. In the installed heat pump, experiments of pure R134a, R404a and pure R407c and also R134a/R404a, R134a/407c and R404a/R 407c mixture of refrigerants were carried out at different mixture ratios and obtained results from both experimental and numerical studies were evaluated.The effects of mixing ratio, the source inlet temperature and the condenser cooling water flow rate on the performance of coefficient (COP) were examined.Additionally, in this study different experiments and analysis were also done on the existing heat pump system to reach results widely and analyze the whole system basically. Determination of the optimum amount of the pure refrigerant gas, the effects of using different oils on the compressor working condition and effects of using turbulator in the condenser on heat transfer enhancement and condenser performance experimentally and numerically with ANSYS Fluent program were separately tested and analyzed. Overall obtained results are given in the related graphs and diagrams in the further sections.