R12 VE R134a soğutucu akışkanları kullanan otomobil iklimlendirme sisteminin deneysel performans analizi

Bu çalışmada, R12 ve R134a soğutucu akışkanları ile şarj edilmiş bir otomobil iklimlendirme sistemi çeşitli kompresör devirlerinde ve ısı yüklerinde çalıştırılarak, iki farklı akışkan durumu için karşılaştırmalı performans analizi yapılmıştır. Bu amaçla, kompresör, buharlaştırıcı, yoğuşturucu ve termostatik genleşme valfi (TXV) bileşenlerinden oluşan bir otomobil iklimlendirme sistemi kurulmuştur. Kompresör, asenkron motor sürücü aracılığı ile beslenen üç fazlı bir elektrik motoru tarafından tahrik edilmiştir. 1530–3060 W arasında çeşitli ısıl yükler, elektrikli ısıtıcı ile sisteme sağlanmıştır. Deneyler, her bir ısı yükü için 50 ve 60 oC’lik yoğuşma sıcaklıklarında ve her ısı yükü–yoğuşma sıcaklığı çifti için 600, 800, 1000, 1200, 1400 d/d kompresör hızlarında yapılmıştır. Çeşitli noktalardaki soğutucu akışkan ve hava sıcaklıkları, soğutucu akışkan basınçları, kompresör devri, buharlaştırıcıdan geçen hava akımının hızı ve elektriksel olarak sağlanan ısı yükü ölçümleri yapılmıştır. Ölçüm değerleri kullanılarak uygulanan enerji analizi sonucunda, aynı soğutma kapasitesi için R134a’nın yaklaşık %6–7 daha düşük soğutma tesir katsayısı (STK) değerleri verdiği görülmüştür. STK’nın, buharlaştırıcı yükü ile arttığı, kompresör devri ve yoğuşma sıcaklığı ile birlikte ise düştüğü belirlenmiştir. Aynı soğutma yükünde, R134a’nın R12’ye oranla yaklaşık %20–21 daha düşük bir soğutucu akışkan kütlesel debisi ile çalıştığı belirlenmiştir.

Experimental performance analysis of an automobile air conditioning system using refrigerants R12 and R13a

In this study, an automobile air conditioning (AAC) system charged with R12 and R134a refrigerants was operated at various compressor speeds and thermal loads, and a comparative performance analysis for both refrigerant cases was conducted. For this aim, an experimental AAC system consisting of a compressor, an evaporator, a condenser and a thermostatic expansion valve was set up. The compressor was driven by a threephase electric motor, which was energized using an inverter. Various thermal loads in the range of 1530 and 3060 W were applied to the system by means of electric heaters. The experiments were conducted at the condensing temperatures of 50 oC and 60 oC for each thermal load, and at the compressor speeds of 600, 800, 1000, 1200, 1400 rpm for each thermal load-condensing temperature combination. The refrigerant and air temperatures, refrigerant pressures, compressor speed, air velocity passing through the evaporator and thermal load were measured. Using experimental data, an energy analysis was applied to the system. It has been found that the coefficient of performance (COP) for R134a system is approximately 6–7% lower than that for R12 system for the same cooling capacity. Furthermore, the COP increases with increasing evaporator load and decreases with increasing compressor speed and condensing temperature. It has been observed that R134a yields a lower mass flow rate (approximately 20–21%) compared with R12 for the same cooling capacity.

PDF

___

1. Bhatti, M.S., “Evaluation of Automotive Air Conditioning–Riding in Comfort: Part II”, Ashrae Journal, Cilt 41, No 9, 44–50, 1999. 2. Kuijpers, L., Retrofitting with non–CFC Substitutes, United Nations Environment Programme Report, UNEP, 1994. 3. Kiatsiriroat, T. ve Euakit, T., “Performance Analyses of An Automobile Air Conditioning System with R/22/R124/R152A Refrigerant”, Applied Thermal Engineering, Cilt 17, No 11, 1085–1097, 1997. 4. Jung, D., Park, B. ve Lee, H., “Evaluation of Supplementary/Retrofit Refrigerants for Automobile Air-Conditioners Charged with CFC12”, Int. J. Refrigeration, Cilt 22, No 7, 558–568, 1999. 5. Lee, G.H. ve Yoo, J.Y., “Performance Analysis and Simulation of Automobile Air Conditioning System”, Int. J. Refrigeration, Cilt 23, No 3, 243–254, 2000. 6. Al-Rabghi, O. ve Niyaz, A.A., “Retrofitting R-12 Car Air Conditioner with R-134a Refrigerant, Int. J. Energy Research, Cilt 24, 467–474, 2002. 7. Kaynaklı, O. ve Horuz, I., “An Experimental Analysis of Automotive Air Conditioning System”, Int. Com. Heat and Mass Transfer, Cilt 30, No 2, 273–284, 2003. 8. Jabardo, J.M.S., Mamani, W.G. ve Ianella, M.R., “Modelling and Experimental Evaluation of an Automotive Air Conditioning System with a Variable Capacitiy Compressor”, Int. J. Refrigeration, Cilt 25, No 8 1157–1173, 2003. 9. Hosoz, M. ve Direk M., “Performance Evaluation of an Integrated Automotive Air Conditioning and Heat Pump System”, Energy Conversion and Management, Cilt 47, No 5, 545–559, 2006. 10. Hosoz, M. ve Ertunc, H.M., Artificial Neural Network Analysis of an Automotive Air Conditioning System, Energy Conversion and Management, (article in press) 2006. 11. Hoşöz, M. ve Esen, D.Ö., “R12 Kullanan Taşıt Klimalarının Alternatif Soğutucu Akışkanlı Hale Dönüştürülmesi”, Termodinamik Dergisi, Cilt 128, 81–86, 2003. 12. Esen, D.Ö., R12 ve R134a Soğutucu Akışkanlarının ve Kompresör Devrinin Otomobil Klimasının Soğutma Devresi Performansına Etkisi, Doktora Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005. 13. Esen, D.O. ve Hosoz, M., “Experimental Analysis of An Automobile Air Conditioning System”, 1st Cappadocia International Mechanical Engineering Symposium (CMES’04), Cappadocia/Urgup, September 5–7, 2004. 14. Hoşöz, M., “ Exergy Analysis of Automobile Air Conditioning System Using R134a”, Proceedings of the Second International Exergy, Energy and Environment Symposium, Kos, Greece, 3–7 July 2005. 15. Esen, D.O. ve Hosoz, M., “The Effect of Compressor Speed on The Performance of Automobile Air Conditioning Systems”, 1st International Vocational and Technical Education Technologies Congress (MTET’05), İstanbul, September 5–7, 2005. 16. Esen, D.Ö. ve Alptekin E., “Soğutucu Akışkanların ve Kompresör Devrinin Otomobil Klimalarının Performansına Etkisi ve Ekserji Analizi” 15. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, (ULIBTK’05), Trabzon, 7–9 Eylül 2005. 17. Esen, D.Ö., Hoşöz, M.,“Geliştirilen Bilgisayar Programı Yardımıyla R12 ve R134a Soğutucu Akışkanlarının Performans Analizi”, VI. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi (TESKON’2003) İzmir, 8–11 Ekim 2003. 18. Brown, J.S., Yana-Motta, S.F. ve Domanski, P.A., “Comparitive Analysis of an Automotive Air Conditioning Systems Operating with CO2 and R134a”, Int. J. Refrigeration, Cilt 25, No 1, 19–32, 2002.