Abdullah ALAN, Arif Emre ÖZGÜR, Hilmi Cenk BAYRAKÇI

ÇİFT KADEMELİ TRANSKRİTİK R744 SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE GENLEŞME TÜRBİNİ KULLANIMININ TERMODİNAMİK ANALİZİ

İki kademeli transkritik (kritik nokta üstü) R744 (CO2) soğutma çevriminde, genleşme valfi ve genleşme türbini kullanımının farklılığı termodinamik açıdan analiz edilmiştir. Çalışmada değişken parametreler gaz soğutucu basıncı, ara kademe basıncı ve soğutkanın buharlaşma sıcaklığıdır. Kompresörün izentropik verimi bir ampirik ifade ile hesaplanmıştır. Çevrimlerin COP ve ikinci yasa verimleri parametrik analizler ile elde edilmiştir. Çevrimde genleşme valfi yerine genleşme türbini kullanmak ile çevrimin COP ve ikinci yasa verimleri ortalama %10 artış göstermiştir. Ayrıca çevrim için bir optimum buharlaşma sıcaklığı kavramının olabileceği ve ara kademe basıncının hesaplanmasında kullanılan genel bir yaklaşımın, çevrim verimliliği için hatalı bir uygulama olacağı vurgulanmıştır

THERMODYNAMIC ANALYSIS OF EXPANDER USAGE IN TWO STAGE- TRANSCRITICAL R744 COOLING SYSTEMS

In this study, difference of the expansion valve and expander usage in two-stage, transcritical R744 (CO2) refrigeration cycle was analyzed thermodynamically. Variable parameters on this study are gas cooler pressure, interstage pressure and evaporation temperature of refrigerant. Isentropic efficiency of the compressor is calculated by an empirical equation. COP and second law efficiency values of cycles are obtained by parametrical analysis. By using expander instead of expansion valve in the cycle, COP and second law efficiency values increase 10% averagely. Additionally, it is emphasized that there could be an optimum evaporation temperature concept, and the general approach for calculation of inter-stage pressure is a wrong practice for cycle efficiency

PDF

___

Alan, A., 2011, Çift Kademeli CO2' li Soğutma
Sistemlerinde Genleşme Türbini Kullanımının Enerji Potansiyeline Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı, Isparta. Brasz, 2001: US Patent 6,185,956
Christensen, K.G., Bertilsen P., 2004. Refrigeration
Systems in Supermarkets with Propane and CO2- Energy Consumption and Economy, Journal of EcoLibrium, Cilt: February, 26-32. Çelik, A., 2004. Performance of Two-stage CO2
Refrigeration Cycles, Yüksek Lisans Tezi, University of Maryland, ABD. Kasap F., Acül H., Canbaz H., Erbil S., 2011. R744
(CO2) Soğutucu Akışkanlı Soğutma Sistemleri, Kanatlı Borulu R744 (CO2) Evaporatör ve Gaz Soğutucu Tasarım Esasları. X. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi. Kauf, F., 1999. Determination of The Optimum High
Pressure For Transcritical CO2 Refrigeration Cycle. International Journal of Therm. Sci., 38, 325-330. Klein, S. A., Engineering Equation Solver, version 022-3D, F-Chart Software, 2011.
Lemmon, E. W., Huber, M. L., Mclinden, M. O., 2007.
NIST Standard Reference Database 23, Version 8.0, Physical and Chemical Properties Division (Software). Nagata, H., Kakuda, M., Sekiya, S., Shimoji, M., Koda, T., 2010. Development Of A Scroll Expander For The CO2
Symposium on Next-generation Air Conditioning and Refrigeration Technology,Tokyo, Japan, 771-783. Özgür, A.E., Bayrakçı, H.C., 2008. Second Law
Analysis of Two-Stage Compression Transcritical CO2 Heat Pump Cycle, Int. J. of Energy Research 32, 1202
Özgür, A.E., 2013. İki Kademeli Kritik Nokta Üstü
CO2 Çevrimli Soğutma Sistemlerinde Optimum Ara Kademe Basıncının İncelenmesi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, Cilt 1, Sayı 2, s. 71-79. Robinson, D.,M., Groll, E.A., 1998. Efficiencies of
Transcritical CO2 Cycles With And Without An Expansion Turbine, Int. J. of Refrigeration, 21(7), 577- Span R., Wagner W., 1996. A New Equation Of State
For Carbon Dioxide Covering The Fluid Region From The Triple-Point Temperature To 1100 K At Pressure
Up To 800 Mpa, Journal of Physics Chem. Ref. Data, (6), 1509-1596.
Stosic, N., Smith, I.K., and Kovacevic, A., 2002. Centre for Positive Displacement Compressor Technology City
University, London, EC1V 0HB, U.K., 1-8. Yang, J.L., Ma, Y.T., Liu, S.C., 2007. Performance
Investigation of Transcritical Carbon Dioxide Two- Stage Compression Cycle with Expander. Energy, 32, -245. Hilmi Cenk BAYRAKÇI, 1974 yılında Balıkesir'de doğdu. 1995 yılında Süleyman
Demirel Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü'nden mezun oldu. 1999 yılında, yine aynı üniversitenin Makine Mühendisliği ana bilim dalında yüksek lisans derecesi aldı. 1995-1997 yılları arasında özel şirketlerde montaj ve bakım mühendisi olarak, 1997-2007 yılları arasında Süleyman Demirel Üniversitesi Senirkent
Meslek Yüksekokulu Teknik Programlarında okutman olarak çalıştı. 2006 yılında doktorasını Süleyman Demirel Üniversitesi Makine Mühendisliği ana bilim dalında tamamladı. 2007 yılında Süleyman Demirel Üniversitesi Senirkent Meslek Yüksekokulu
Teknik Programlarına Yardımcı Doçent Doktor olarak atandı. 2013 yılında Makine
Teknolojileri alanında Doçent unvanını aldı. Halen aynı görevine devam etmektedir. Alternatif soğutucu akışkanlar, ekserji analizi ve temiz ve tükenmez enerji kaynakları konularında çalışmaktadır. Arif Emre ÖZGÜR, 1977 yılında Eskişehir'de doğdu. 1998 yılında Süleyman Demirel
Üniversitesi Tesisat Öğretmenliği Bölümü'nden mezun oldu, 2001 yılında, yine aynı üniversitenin Makine Eğitimi ana bilim dalında yüksek lisans derecesi aldı. 1998-2005 yılları arasında Süleyman Demirel Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi
Bölümü'nde araştırma görevlisi olarak çalıştı. 2005 yılında doktorasını Süleyman Demirel
Üniversitesi Makine Mühendisliği ana bilim dalında tamamladı. Yine 2005 yılında
Süleyman Demirel Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü'ne Yardımcı Doçent Doktor olarak atandı. 2010 yılında Doçent unvanını aldı. 2011 yılında
Süleyman Demirel Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü'ne Doçent olarak atandı. Halen aynı görevine devam etmektedir.Alternatif soğutucu akışkanlar ve alternatif soğutma sistemleri boyutlandırmaları, ekserji analizi ve temiz ve tükenmez enerji kaynakları konularında çalışmaktadır. Abdullah ALAN, 1978 yılında Isparta'da doğdu. 2001 yılında Süleyman Demirel
Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Tesisat Öğretmenliği Bölümü'nden mezun oldu yılında, yine aynı üniversitenin Makine Eğitimi ana bilim dalında yüksek lisans derecesi aldı. 2003 yılından beri Süleyman Demirel Üniversitesi Senirkent Meslek
Yüksekokulu Teknik Programlarında kısmi zamanlı öğretim elemanı olarak görev yapmaktadır. Soğutma ve iklimlendirme sistemleri üzerinde çalışmaktadır.