Canan CİMŞİT, Murat HOŞÖZ, İlhan Tekin ÖZTÜRK

BUHAR SIKIŞTIRMALI-ABSORBSİYONLU KASKAD SOĞUTMA ÇEVRİMLERİNİN İKİNCİ KANUN ANALİZİ

Bu çalışmada buhar sıkıştırmalı-absorbsiyonlu kaskad soğutma çevrimlerinin enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Kaskad soğutma çevriminin absorbsiyon kısmında en uygun akışkan çiftini belirlemek için buhar sıkıştırmalı kısmında sadece R134asoğutucu akışkanı kullanımı dikkate alınarak LiBr-H2O ve NH3-H2O çiftleri karşılaştırılmıştır. Kaskad soğutma sistemlerinin absorbsiyonlu kısmında LiBr-H2O akışkan çiftinin kullanılması durumunda NH3-H2O akışkan çiftine göre % 27 daha yüksek soğutma tesir katsayısı (STK) ve ikinci kanun analiz sonucuna göre % 20 daha düşük ekserji kayıpları elde edilmiştir. Bu sonuçlara dayanarak kaskad soğutma sistemlerinin absorbsiyonlu kısmında sadece LiBr-H2O akışkan çiftinin buhar sıkıştırmalı kısmında ise NH3, R134a, R410A ve CO2 soğutucu akışkanların kullanıldığı düşünülerek oluşturulan çevrimlerin sistem elemanlarının farklı çalışma sıcaklıklarına göre birinci ve ikinci kanun analizleri yapılmıştır. Bu analizlere göre kaskad çevriminin yoğuşturucu ve absorber sıcaklığı arttıkça çevrimin STK değeri azalmakta, buna karşılık kaynatıcı ve buharlaştırıcı sıcaklığının artmasıyla da çevrimin STK değerinin artmakta olduğu tespit edilmiştir. Artan absorber, kaynatıcı ve kondenser sıcaklıklarında ekserji veriminin azaldığı görülmüştür. Ayrıca, CO2/LiBr-H2O kaskad çevrimi çok daha kötü performansa sahipken NH3/LiBr-H2O kaskad çevriminin en iyi termodinamik performansa sahip olduğu tespit edilmiştir

SECOND LAW BASED THERMODYNAMIC ANALYSIS OF COMPRESSION- ABSORPTION CASCADE REFRIGERATION CYCLES

In this study, energy and exergy analysis of compression-absorption cascade refrigeration cycles were performed. In order to determine the best suitable working pair in the absorption section of the cascade refrigeration system, LiBr-H2O and NH3-H2O pairs were compared by considering only R134a in the vapour compression section. In the case of using LiBr-H2O fluid couple in the absorption section of cascade refrigeration cycles, the coefficient of performance (COP) is 27% higher and total exergy destruction rate is 20% lower compared with the case of using NH3-H2O fluid couple. Based on these results, the first and second law thermodynamic analyses were carried out for different working temperatures of the system components by using only LiBr-H2O in the absorption section and using various refrigerants, namely NH3, R134a, R410A and CO2, in the vapor compression section. The results show that the COP of the cascade system increases by increasing the generator and evaporator temperatures, while it decreases by increasing the condenser and absorber temperatures. However, the exergetic efficiency decreases with increasing generator, absorber and condenser temperatures. Moreover, it was determined that NH3/LiBr-H2O cascade cycle has the best thermodynamic performance, while CO2/LiBr-H2O cascade cycle has substantially poorer performance than this cycle

PDF

___

Joudi, K.A., Lafta, A. H., 2001, Simulation of a simple absorption refrigeration system, Energy Conversion and Management, 42, 1575-1605.
Florides, G.A., Tassou, S.A., Kalogirou, S.A., Wrobel, L.C., 2003, Design and construction of a LiBr-water absorption Management, 44, 2483-2508. Energy Conversion and Sozen, A., 2001, Effect of heat exchangers on performance of absorption refrigeration systems, Energy
Conversion and Management, 42, 1699-1716.
Talbi, M., Agnew, B., 2000, Exergy analysis: an absorption refrigerator using lithium bromide and water as the working fluids, Applied Thermal Engineering, 20, 630.
Adewusi, S.A., Zubair, S.M, 2004, Second law based thermodynamic analysis of ammonia-water absorption systems, Energy Conversion and Management, 45, 2355
Sencan, A., Yakut, K.A., Kalogirou, S.A., 2005, Exergy analysis of lithium bromide/water absorption systems, Renewable Energy, 30, 645-657.
Kilic, M., Kaynakli, O., 2007, Second law-based thermodynamic analysis of water lithium bromide absorption refrigeration system, Energy, 32, 1505-1512. Kaynakli,
Thermodynamic analysis of absorption refrigeration systems based on entropy generation, Current Science, , 4, 472-479. R., , Kaynaklı, O., Kilic, M., 2007, Theoretical study on the effect of operating conditions on performance of absorption refrigeration system, Energy Conversion and Management , 48, 599-607.
Kaushik, S.C., Arora, A., 2009, Energy and exergy analysis of single effect and series flow double effect water-lithium bromide absorption refrigeration systems,
Int. J. Refrigeration, 32, 1247-1258.
Rivera, W., Cerezo, J., Martinez, H., 2010, Energy and exergy analysis of an experimental single-stage heat transformer operating with the water/lithium bromide mixture, Int. J. Energy Res., 34, 1121-1131.
Misra, R.D., Sahoo, P.K., Sahoo, S., Gupta, A., 2003,
Thermoeconomic optimization of a single effect water/LiBr vapour absorption refrigeration system, Int. J. Refrigeration, 26, 158-169. Tarique, S., Siddiqui, M., 1999, Performance and economic absorption/compression heat pump, Energy Conversion and Management, 40, 575-591. the combined
Kairouani, L., Nehdi, E., 2006, Cooling performance and refrigeration system assisted by geothermal energy,
Applied Thermal Engineering, 26, 288-294. Cimsit, C., Ozturk, I.T., 2012, Analysis of compression- absorption cascade refrigeration cycles,
Thermal Engineering, 40, 311-317. Applied Kaita, Y, 2001, Thermodynamic properties of lithium bromide-water
International Journal of Refrigeration, 24, 374-390. at high temperatures, Ziegler, B., Trepp, Ch., 1984, Equation of state for ammonia-water mixtures, International Journal of Refrigeration, 7, 2, 101-6.
Bejan, A., Tsatsaronis, Moran, G., M., 1996, Thermal design and optimization. New York: John Wiley and Sons Inc; 1996.
Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı'ndan Doktora derecesini aldı.1998 yılında Makina Mühendisliği
Termodinamik Anabilim Dalı'ndan Doçent ve 2004 tarihinde yine aynı anabilim dalından Profesör unvanını aldı. 1987- tarihleri arasında YTÜ Kocaeli Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü'nde araştırma görevlisi olarak görev yaptı. 1993 tarihinden itibaren Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü
Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim Dalı'nda öğretim üyesi olarak görevine devam etmektedir. Evli ve bir çocuk babası olan ÖZTÜRK'ün uzmanlık alanları; Termodinamik, Ekserji Analizi, Termoekonomik Optimizasyon, Enerji Yönetimi, Bölgesel Isıtma, İklimlendirme, Soğutma ve Yalıtım olarak sıralanabilir. TMMOB Makine Mühendisleri Odası, Türk Isı Bilimi ve Tekniği Derneği ve Türk Tesisat Mühendisleri Derneği üyesidir. Prof. Dr. Murat HOŞÖZ Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü'nden 1988 yılında lisans derecesini,
İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı'ndan sırasıyla 1990 yılında yüksek lisans ve 1999 yılında doktora derecelerini aldı. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine
Mühendisliği Bölümü'nde 1989-1991 yılları arasında Araştırma Görevlisi olarak çalıştı. 1991-1999 yılları arasında
Kocaeli Üniversitesi Kocaeli Meslek Yüksekokulu İklimlendirme-Soğutma Programı'nda Öğretim Görevlisi olarak görev yaptı. 1999-2006 yılları arasında Kocaeli Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü'nde
Yardımcı Doçent, 2006-2011 yılları arasında aynı bölümde Doçent olarak çalıştı. 2012 yılından bu yana, Kocaeli
Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Otomotiv Mühendisliği Bölümü'nde Profesör olarak görev yapmaktadır. Soğutma ve iklimlendirme sistemleri, taşıt iklimlendirmesi ve içten yanmalı motorların termodinamik analizi üzerine çalışmaları bulunmaktadır.