Ali Ekrem AKDAĞ, Arif Emre ÖZGÜR, Hilmi Cenk BAYRAKÇI

Kritik nokta üstü çevrimli $CO_2$, soğutma sistemlerinde optimum gaz soğutucu basıncı: yeni bir korelasyon

Kritik nokta üstü karbondioksit (R744) soğutma çevrimlerinde, gaz soğutucu basıncı sistemin enerji ve ekserji verimliliği açısından çok önemli bir tasarım parametresidir. Bu çalışmada, optimum gaz soğutucu basıncı, R744 soğutkanı için sistemdeki buharlaşma sıcaklığının ve gaz soğutucudan çıkış sıcaklığının bir fonksiyonu olarak verilmiştir. Elde edilen korelasyon $-25^{circ}C < T_b < 0^{circ}C$ ve $30^ {circ}C < T_{gs,c} < 55^{circ}C$ aralıkları için geçerlidir. Bu buharlaşma ve gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları aralıklarında, optimum gaz soğutucu basıncı değerleri üç boyutlu grafik yardımıyla sunulmuştur. Bu çalışmada ele alınan buharlaşma sıcaklığı aralığı, literatürdeki çalışmalardan daha geniştir ve bu yönüyle önem arz etmektedir. Literatürde optimum gaz soğutucu basıncı için verilen bir korelasyon ile bu çalışma sonucunda elde edilen korelasyonun karşılaştırması da sunulmuştur.

The optimum gas cooler pressure for transcritical $CO_2$ refrigeration cycle: a new correlation

The gas cooler pressure is one of the most important design parameter for energy and exergy efficiencies of a transcritical CO2 (R744) cooling system. In this study, the optimum gas cooler pressure is obtained as a function of evaporation temperature of $CO_2$ and outlet temperature of $CO_2$ following the gas cooler. The presented correlation is valid for $-25^{circ}C < T_b < 0^{circ}C$ and $30^{circ}C < T_{gs,c} < 55^{circ}C$. The obtained correlation is presented with a three dimensional graphic for these limits. The evaporation temperature interval is wider than the recent literature works, so this is the importance of this correlation. However a comparison is presented between correlations presented a literature work and presented with this study.

PDF

___

Bellstedt, M., Elefsen, F., Jensen, S.S., Application of CO2 (R744) Refrigerant in Industrial Cold Storage Refrigeration Plant, The Official Journal of Airah, 25 – 30, 2002.
Bullard, C., Rajan, J., Cho, S.O., Residential Space Conditioning and Water Heating with Transcritical CO2 Refrigeration Cycle, Appliance Magazine Engineering, 30-38, 2005.
Chen, Y., Gu, J., The Optimum High Pressure For CO2 Transcritical Refrigeration Systems With Internal Heat Exchangers, Int. Journal of Refrigeration, 28, 1238- 1249, 2005.
Groll, E. A., Kim, J.H., Review of Recent Advances toward Transcritical CO2 Cycle Technology, HVAC&R Research, 13(3), 499–520, 2007.
Kauf, F., Determination of The Optimum High Pressure For Transcritical CO2 Refrigeration Cycle, International Journal of Therm. Sci., 38, 325-330, 1999.
Klein, S. A., Engineering Equation Solver, version 7.714, F-Chart Software, 2006.
Kim, H. M., Pettersen, J., Bullard, C.W., Fundamental Process and System Design Issues In CO2 Vapor Compression Systems, Progress in Energy and Combustion Science, 30, 119-174, 2004.
Laipradit, P., Tiansuwan, J., Kiatsiriroat, T., Aye, L., Theoretical Performance Analysis of Heat Pump Water Heaters Using Carbon Dioxide As Refrigerant, International Journal of Energy Research, 32 (4), 356– 366, 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.
Neksa, P., CO2 as refrigerant for systems in transcritical operation principles and technology status Part I, Journal of EcoLibrium, September, 28–33, 2004.
Neksa, P., Rekstad, H., Zakeri, G. R., Schiefloe, P. A., CO2-Heat Pump Water Heater: Characteristics, System Design and Experimental Results, International Journal of Refrigeration, 21, 172–179, 1998.
Özgür, A. E., Değişik Gaz Soğutucu Çıkış Sıcaklıkları ve Basınçları için Bir CO2 Soğutkanlı Mobil Klimanın Performansının İncelenmesi, J. of Fac. Eng. Arch. Gazi Univ, 23(1), 181-185, 2008.
Özgür, A. E., Bayrakçı, H. C., Second Law Analysis of Two-Stage Compression Transcritical CO2 Heat Pump Cycle, Int. J. of Energy Research, 32, 1202-1209, 2008.
Robinson, D. M., Groll, E. A., Efficiencies of Transcritical CO2 Cycles With And Without An Expansion Turbine, Int. J. of Refrigeration, 21(7), 577- 589, 1998.
Rozhentsev A, Wang, C. C., Some Design Parameters of A CO2 Air-Conditioner, Journal of Applied Thermal Engineering, 21, 871–880, 2001.
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, 25(6), 1509-1596, 1996.