Mehmet Tahir ERDİNÇ, Arif Emre AKTAŞ, Alper YILMAZ

LiBr-Su Çözeltili Absorpsiyonlu Soğutma Çevriminin Soğutma Etkinliğinin Çeşitli Şartlarda Simülasyonu

İhmal edilebilir çevresel etkisi, oluşturduğu düşük gürültü ve titreşimi nedeniyle en çok tercih edilen sistemlerden biri absorpsiyonlu soğutma sistemleridir. Mekanik kompresörün bulunmadığı bu sistemlerde hareketli parça olarak sadece pompa bulunur. Günümüzde özellikle düşük dereceli atık ısılarından yararlanılarak soğutma elde edilmesinde tercih edilir. Yüksek kapasiteli iklimlendirme sistemlerinde yaygın olarak kullanılırlar. Ayrıca gaz türbini atık ısısından yararlanmada bu tür soğutma sistemleri kullanılmaktadır. Düşük sıcaklıktaki uygun soğutma etkinliği katsayıları nedeniyle LiBr - Su sistemleri tercih edilmektedir. Bu çalışmada, LiBr-Su çözeltili absorpsiyonlu soğutma çevriminin bütün noktaları belirlenmiş ve çeşitli durumlara bağlı olarak soğutma etkinliğinin hesaplanması yapılmıştır. 50 kW’lık bir sistem için, soğutma etkinliğinin soğutma suyu sıcaklığı, ısıtma suyu sıcaklığı ve soğutulacak suyun sıcaklığının fonksiyonu olarak hesaplanması yapılmıştır. Sistem etkinlik katsayısının ısıtma suyu ve soğutulacak suyun sıcaklığı ile arttığı buna karşın soğutma suyu sıcaklığıyla azaldığı görülmüştür. Ayrıca sistemdeki cihazların her birinin eşanjör analizi de yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Atık ısı, Soğutma, LiBr-su çözeltisi, Absorpsiyon soğutma

Simulation of LiBr-Water Absorption Refrigeration Cycle Cooling Performance at Various Conditions

Absorption cooling systems are one of the most preferred systems due to their negligible environmental impact, low noise, and vibration. These systems without mechanical compressors only contain pumps as moving parts. Nowadays, it is especially preferred for obtaining cooling by using low grade waste heat. They are widely used in high capacity air conditioning systems. Such cooling systems are used to utilize the gas turbine waste heat. LiBr-Water systems are preferred due to their acceptable coefficient of performance at low temperatures. In this study, all points of the LiBr-Water absorption cooling cycle calculation are determined and cooling performance at various conditions is carried out. Cooling performance is calculated for a 50 kW system as a function of cooling water temperature, heating water temperature and cooled water temperature. It is observed that cooling performance of the system increases with the temperature of the heating water and the water to be cooled, but decreases with the cooling water temperature. In addition, heat exchangers in the system are also analyzed.

Keywords:

Waste heat, Refrigeration, LiBr-Water solution, Absorption coolin,

PDF

___

1. Balaras, C.A., Grossman G., Henning, H.M., Ferreira, C.A.I., Podesser, E., Wang, L., Wiemken, E., 2007. Solar Air Conditioning in European Overview, Renewable and Sustainable Energy Reviews 11, 299–314.
2. Galindo, J., Dolz, V., García-Cuevas, L.M., Ponce-Mora, A., 2020. Numerical Evaluation of a Solar-Assisted Jet-Ejector Refrigeration System: Screening of Environmentally Friendly Refrigerants. Energy Conversion Management. 210, 112681.
3. Çanka, F., 2015. Solar Energy, its Recent Status in Turkey and Production Technologies, Mühendis ve Makina, 56(671), 28-40.
4. Kim, D.S., Infante Ferreira, C.A., 2008. Solar Refrigeration Options-a State-of-the-art Review, International Journal of Refrigeration, 31(1), 3–15.
5. Li, Z., Sumathy, K., 2000. Technology Development in the Solar Absorption air- Conditioning Systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 4(3), 267–293.
6. Lamp, P., Ziegler, F., 1998. European Research on Solar-Assisted Air Conditioning, International Journal of Refrigeration, 21(2), 89-99.
7. Grossman, G., 2002. Solar-Powered Systems for Cooling, Dehumidification and Air- Conditioning, Solar Energy, 72(1), 53–62.
8. Pridasawas, W., 2006. Solar-Driven Refrigeration Systems with Focus on the Ejector Cycle, PhD Thesis, Royal Institute of Technology.
9. Tesha, T.P., 2009. Absorption Refrigeration System as an Integrated Condenser Cooling Unit in Geothermal Power Plant. Proceedings World Geothermal Congress, MSc Thesis, Department of Mechanical and Industrial Engineering.
10. Büyükalaca, O., Yılmaz, T., 2003. Güneş Enerjisi ile Soğutma Teknolojilerine Genel bir Bakış, Tesisat Mühendisliği, 45–56.
11. ASHRAE Handbook: Fundamentals. Thermodynamics and Refrigeration Cycles, American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers, 2009.
12. Klein, S.A., Nellis, G., 2012. Thermodynamics, Cambridge University Press.
13. Florides, G.A., Kalogirou, S.A., Tassou, S.A. Wrobel, L.C., 2003. Design and Construction of a LiBr–Water Absorption Machine, Energy Conversion and Management, 44(15), 2483-2508.
14. Herold, K.E., Radermacher, R., Klein, S.A., 2016. Absorption Chillers and Heat Pumps, 2nd ed. United Kingdom: Boca Raton, FL, CRC Press, Taylor & Francis Group.
15. Martinho, L.C.S., Vargas, J.V.C. Balmant, W., Ordonez, J.C. 2016. A Single Stage Absorption Refrigeration System Dynamic Mathematical Modeling, Adjustment and Experimental Validation, Int. J. Refrig. 68, 130–144.
16. Chen, W., Bai, Y., 2016. Thermal Performance of an Absorption-Refrigeration System with Cu2Cl5/NH3 as Working Fluid, Energy, 112, 332–341.
17. Táboas, F., Bourouis, M., Vallès, M., 2014. Analysis of Ammonia/Water and Ammonia/Salt Mixture Absorption Cycles for Refrigeration Purposes in Fishing Ships, Applied Thermal Engineering, 66 (1-2), 603-611.
18. Chen, Y., Han, W., Jin, H., 2016. Thermodynamic Performance Optimization of the Absorption-Generation Process in an Absorption Refrigeration Cycle, Energy Conversion Management, 126, 290–301.
19. Farshi L.G., Mosaffa, A.H., Infante Ferreira, C.A., Rosen, M.A., 2014. Thermodynamic Analysis and Comparison of Combined Ejector-Absorption and Single Effect Absorption Refrigeration Systems, Appl. Energy, 133, 335–346.
20. Mohtaram S., Omidi M., Lin J., Sun, H., Chen, W., 2019. Exergy Analysis of a Multi Mixture Working Fluid Absorption Refrigeration Cycle, Case Studies in Thermal Engineering, 15, 100540.
21. Liang, X., Zhou, S., Deng, J., He, G., Cai, D. 2019. Thermodynamic Analysis of a Novel Combined Double Ejector-Absorption Refrigeration System using Ammonia/Salt Working Pairs without Mechanical Pumps, Energy, 185, 895–909.
22. Cai, D., Jiang, J., He, G., Li, K., Niu, L., Xiao, R., 2016. Experimental Evaluation on Thermal Performance of an Air-Cooled Absorption Refrigeration Cycle with NH3-LiNO3 and NH3-NaSCN refrigerant Solutions, Energy Conversion Management 120, 32-43.
23. Ozgoren, M., Bilgili, M., Babayigit, O., 2012. Hourly Performance Prediction of Ammonia- water Solar Absorption Refrigeration, Appl. Therm. Engineering, 40, 80-90.
24. Çengel, Y.A., Boles, M.A., 2006. Thermodynamics an Engineering Approach, McGraw- Hill, USA, 1-865.
25. Yılmaz, T., 2016. Soğutma Teknolojisi, Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Ders Notları.
26. Yamankaradeniz, R., Horuz, İ., Coşkun, S., Kaynaklı, Ö., Yamankaradeniz., N., Soğutma Tekniği ve Isı Pompası Uygulamaları, 2017. Dora Basım Yayın, Bursa.