Soğurmalı soğutma sistemlerinin termodinamik analizi ve tersinmezliğin etkisi

Abstract

VI ÖZET Bu çalışmada; Soğurmalı Soğutma Sistemlerinin Termodinamik Analizi yapılarak, sistem performansını etkileyen tersinmezlikler ve sisteme etkileri araştırılarak elde edilen bilgiler doğrultusunda sistem simülasyon için Qbasic dilinde bilgisayar programı geliştirilmiştir. Soğurmalı soğutma sistemleri mekanik enerjiye en az gereksinim duyulan, bununla birlikte sistemin çok büyük miktarlarda ısı enerjisi gerektirdiği soğutma sistemleridir. Genel olarak sistem; ayırıcı, yoğuşturucu, buharlaştırıcı, soğurucu, sirkülasyon pompası, genleşme valfleri ile karışım ve soğutucu ısı değiştirgeçlerinden meydana gelmektedir. Absorbsiyonlu soğutma sistemlerinin yapılan analizinde karışım akışkan ve soğutucu akışkan ısı değiştirgeçlerinin karşıt akışlı oldukları kabul edilerek; ısı değiştirgeçlerinin performans katsayıları hesaplanarak, akışkan çıkış sıcaklıkları belirlenmiştir. Yoğuşturucu ve soğurucudan çekilerek çevreye atılan ısıların kullanılmadığı varsayımı neticesinde bu ısıların exerjileri ihmal edilmiştir. Karışım akışkanın; buharlaştırıcı çıkışında buhar fazında ve evaporator sıcaklığında, ayırıcı çıkışında ise yine buhar faz ve ayırıcı sıcaklığında olduğu varsayılarak, ayırıcı çıkışındaki soğutucu kütlesel konsantrasyonun 0.999 olduğu kabul edilmiştir. Genişleme vanalarındaki exerji kayıplarının olmadığı varsayılarak sistemin performans katsayısı, sirkülasyon oranı, exerjik performans katsayısı ve toplam exerji kaybı hesaplanarak boyutsuz exerjik kayıplarının sistem çalışma parametreleriyle değişimleri de incelenmiştir. Sistemin analizi esnasında basınç kayıp değerleri hesaplamalarında; literatür bağıntıları göz önünde bulundurulmuştur. Belirtilen varsayımlar çerçevesinde sisteme Termodinamiğin birinci ve ikinci kanunları uygulanmış, sistemdeki tersinmezliklerin sistem performansına etkileri belirlenerek sistemin değişik çalışma şartları araştırılarak sonuçlar tartışılmıştır.

VII SUMMARY In this work; Thermodynamic analysis of an Absorbsional Refrigeration system is performed and irreversibilities on thermal processes effecting system performance are determined. For system simulation a Qbasic computer program is developed. Absorbsional refrigeration systems needs much more heat energy than mechanic energy. As in general, system consist of a generator, condenser, evaporator, absorber.circulation pump, throttle valves with mixture and refrigerant heat exchangers. In the analysis; heat exchangers of mixture and refrigerant fluids enter in the opposite ends of heat exchanger and flow through in opposite directions as assumed. Using calculated heat exchanger coefficient of performance values, fluid outlet temperatures are determined. It is assumed that amount of heat extracted from the condenser and absorber is not used and the exergy of heat exchange with environment is neglected for these components. Both at the evaporator and generator outlet the mixture is in vapour phase as assumed, so the mixture is at evaporator and generator temperature respectively. Moreover it is assumed that the refrigerant mass consantration at the generator outlet is 0.999. No throttle valve exergy loss assumption makes a little bit easier to calculate system coefficient of performance, circulation ratio, exergetic coefficient of performance and total exergy loss of system. Nondimensional exergy loss value variations of system components with working parameters are investigated. Given literature relations are used to calculate pressure drops in the pipes. Applying first and second laws of Thermodynamics to the system by taking into consideration above assumptions, irreversibility effects to the system on various working conditions are investigated and discussed.