HER İKİ TARAFI ARA SOĞUTUCULU KASKAD SOĞUTMA ÇEVRİMİNİN ÇEVRECİ SOĞUTUCU AKIŞKANLAR İLE PERFORMANSININ İNCELENMESİ

Hacıpaşaoğlu S. G., Öztürk İ. T.

Uluslararası Katılımlı 24. Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Ankara, Türkiye, 6 - 08 Eylül 2023, cilt.1, ss.480-490

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Cilt numarası: 1
  • Basıldığı Şehir: Ankara
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.480-490
  • Kocaeli Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Ultra düşük sıcaklıklı soğutma endüstrisinin büyümesi ve enerji fiyatlarının artması, soğutmada ultra düşük sıcaklıkta çalışacak yeni performanslı çevrimlerin araştırılmasını zorunlu kılmaktadır. Bu çalışmada yeni tasarlanacak olan her iki tarafı ara soğutuculu kaskad soğutma çevriminin (CIRC) ultra düşük sıcaklıklarda soğutma yapması için çevreci akışkanlarla optimum koşullarda çalışma durumları araştırılmış olup elde edilen sonuçlar literatür ile karşılaştırıldığında CIRC ile (performans katsayısı) COP’de %4.76 oranında bir artış tespit edilmiştir. Farklı ve çevreci soğutucu akışkan çiftleri olan; R170/R290, R170/R1233zd(E) ve R170/RE170  ile CIRC’nin termodinamik performans analizi yapılarak her bir durum için belirlenen optimum (düşük sıcaklık çevrimi) LTC kondenser sıcaklıkları kullanılarak, COP, ekserji verimi, toplam kompresör gücü ve toplam ekserji yıkımı açısından maksimum performans değerleri belirlenmiştir. Optimum LTC kondenser sıcaklığının belirlenmesi, sistemin maksimum performansta çalışmasına olanak tanımaktadır. Evaporatör sıcaklığı -80°C, kondenser sıcaklığı 35°C ve kaskad ısı değiştirici sıcaklık farkı 5°C değerleri için; R170/RE170, R170/R1233zd(E) ve R170/R290'nın COP değerleri sırasıyla 1.084, 1.072 ve 1.06 elde edilmiştir.  R170/RE170, R170/R1233zd(E) ve R170/R290'nın maksimum ekserji verimliliği sırasıyla %52.89, %52.44 ve %51.7 elde edilmiştir. En iyi ve en kötü termodinamik performansa sahip soğutucu akışkan çiftleri sırasıyla R170/RE170 ve R170/R290 olarak belirlenmiştir.

The growth of the ultra-low temperature refrigeration industry and the increase in energy prices necessitate the exploration of new high-performance cycles that operate at ultra-low temperatures for refrigeration. In this study, the operating conditions of a cascade intercooler refrigeration cycle (CIRC) with intermediate cooling on both sides were investigated using environmentally friendly refrigerants to achieve refrigeration at ultra-low temperatures. The obtained results were compared with the literature, and a 4.76% increase in the coefficient of performance (COP) was observed with CIRC. The thermodynamic performance analysis of CIRC was conducted using different environmentally friendly refrigerant pairs, namely R170/R290, R170/R1233zd(E), and R170/RE170. The maximum performance values for each case were determined in terms of COP, exergy efficiency, total compressor power, and total exergy destruction, considering the determined optimum low-temperature cycle (LTC) condenser temperatures. The determination of the optimum LTC condenser temperature allows the system to operate at maximum performance. For an evaporator temperature of -80°C, a condenser temperature of 35°C, and a cascade heat exchanger temperature difference of 5°C, COP values of 1.084, 1.072, and 1.06 were obtained for R170/RE170, R170/R1233zd(E), and R170/R290, respectively. The maximum exergy efficiency values for R170/RE170, R170/R1233zd(E), and R170/R290 were determined as 52.89%, 52.44%, and 51.7%, respectively. The best and worst performing refrigerant pairs in terms of thermodynamic performance were identified as R170/RE170 and R170/R290, respectively.