$CO_2$ soğutucu akışkanlı ısı pompalarında soğutucu akışkan çıkış sıcakkığının ekserji verimine etkisi

Küresel ısınma sorunu nedeniyle, ısı pompası sistemlerinde doğal akışkanların kullanımı geniş ölçüde yaygınlaşmaktadır. $CO_2$’i soğutkan olarak kullanan ısı pompası sistemleri, özellikle araç klimaları ve sıcak su ısı pompaları uygulamalarında tercih edilmektedir. Bu çalışmada kritik nokta üstü çevrim ile çalışan, tek kademeli, $CO_2$ soğutkanlı bir ısı pompası teorik olarak modellenmiştir. Isı pompasının ekserji verimi elde edilmiştir ve gaz soğutucudan çıkan $CO_2$’in sıcaklığının sistemin ekserji verimine olan etkisi sunulmuştur. Buharlaşma sıcaklığı aralığı olarak -10 $^oC$ ile +10 $^oC$ seçilmiştir. Hesaplamalar bir bilgisayar programı yardımı ile (EES-Engineering Equation Solver) yapılmış, elde edilen sonuçlar grafiksel olarak verilmiştir.

The effect of refrigerant outlet temperature for exergy efficiency of heat pumps using $CO_2$

Because of the global warming, usage of natural refrigerants is being common in large scale. $CO_2$ cooling systems especially preferred at vehicle air conditioners and hot water heat pump applications. In this study, a single stage heat pump using $CO_2$ refrigerant and having transcritical cycle is theoretically modeled. The effect of gas cooler outlet temperature for exergetic efficiency of heat pump is presented. Range of evaporating temperature is selected between -10 and +10 $^oC$ values. Calculations are made by software (EES-Engineering Equation Solver), and results are presented graphically.

PDF

___

Christensen, K.G., Bertilsen, P., Refrigeration systems in supermarkets with propane and $CO_2$ – energy consumption and economy, Journal of EcoLibrium, February: 26–32, 2004.
Çengel Y.A., Boles M.A., Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik, 2. Baskı, Çeviri: Derbentli T., Literatür Yayıncılık, 1996.
Fartaj A., David S., Ting K., Yang WW., Second law analysis of the transcritical $CO_2$ refrigeration cycle, Energy Conversion and Management,45: 2269–2281. 2004.
Kauf, F., Determination of the optimum high presure for transcritical $CO_2$-refrigeration cycles, Int. Journal of Thermal Science, No: 38, 325-330, 1999.
Klein, S.A., Engineering Equation Solver, Version 8.158, F-Chart Software, 2008.
Liao, S.M., Zhao, T.S., Jakobsen, A. A Correlation of Optimal Heat Rejection Pressures In Transcritical Carbon Dioxide Cycles, Applied Thermal Engineering, 20, 831-841, 2000.
Özgür, A.E., Bayrakçı, H.C., "Performance Analysis of $CO_2$ Coolant Usage In Transcritical Vapor Compressed Refrigerating Systems". 3rd International Energy, Exergy and Environment Symposium. Proceedings of IEEES3, Paper No:112, (CD-ISBN 978-989-95091-1-5), Evora, Portugal, 7 pages. 2007.
Özgür A.E., Değişik gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları ve basınçları için bir $CO_2$ soğutkanlı mobil klimanın performansının incelenmesi. Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Dergisi, Cilt:23, No: 1, s. 181-185, 2008.
Özgür A.E., The performance analysis of a two-stage transcritical CO2 cooling cycle with various gas cooler pressures. International Journal of Energy Research, Cilt: 32, s. 1309-1315, 2008.
Robinson, D.,M., Groll, E.A., Efficiencies of transcritical CO2 cycles with and without an expansion turbine, Int. J. of Refrigeration, Vol. 21, No.7, pp. 577-589. 1998.
Span R., Wagner W., 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, Cilt: 25, No: 6, 1509-1596, 1996.
Zhang X.R., Yamaguchi H., Fujima K., Enomoto M., Sawada N., 2006. Study of solar energy powered transciritical cycle using supercritical carbondioxide. International Journal of Energy Research, Cilt: 30, s. 1117-1129.