R12,R22,R502 soğutucu akışkanları ve alternatif karışımlarının buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminde ekserji analizi

1987'de gerçekleştirilen Montreal Protokolü gereği global kirlenmeyi azaltmak amacıyla uluslararası düzeyde R12, R22 ve R502 yerine HFC ve HC grubu soğutucu akışkan karışımlarının kullanılması düşünülmektedir. Bu amaçla çalışmanın kapsamında yeni karışımların, Termodinamiğin 2. Yasa'sına dayalı olarak Oransal Verim ve Tersinmezlik değerleri açısından CFC akışkanlarıyla karşılaştırılması amaçlanmıştır. Karşılaştırma için, emme/sıvı hattı ısı değiştiricili buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminde sabit sıcaklığa dayalı yöntem kullanılmıştır. Şu anda mevcut sistemlerde yaygın olarak kullanılan CFC grubundan R12, R22 ve R502, HFC grubundan R134a, R152a, R125, R143a ve R32, HC grubundan R290 ve R600a soğutucu akışkanları ve bunların ikili, üçlü ve dörtlü olarak farklı oranlarda karışımları çalışma akışkanı olarak kullanılmıştır. Performans değerlerini hesaplamada kullanılan soğutucu akışkanlara ait termodinamik özelikler, REFPROP 6.01 yazılımından alınmıştır. Bu amaçla, bu yazılımın alt programları kullanılarak FORTRAN dilinde yeni yazılımlar hazırlanmış ve ilgili hesaplamalar, bu yazılım aracılığıyla gerçekleştirilmiştir.

Exergy analysis of refrigerants R12, R22, R502, and their substitutes in vapor compression refrigeration system

In order to decrease global pollution due to CFCs in accordance with Montreal Protocol in 1987, it is considered to use the refrigerant mixtures of HFCs, and HCs instead of CFCs (R12, R22, and R502). For this reason, it is aimed that the new mixtures with CFC refrigerants are compared with rational efficiency and irreversibility based on second law of thermodynamic in the frame of this study. To compare the performance values, constant temperature method has been used in vapor-compression refrigeration system with suction/liquid line heat exchanger. Refrigerants R12, R22, and R502 of CFCs, R134a, R152a, R125, R143a, and R32 of HFCs, R600a, and R290 of HCs, and their binary, ternary, and mixtures of different mass ratios have been used as working fluids. Thermodynamic properties of refrigerants that were used in the performance calculations have been taken from REFPROP 6.01. For this aim, new software has written in FORTRAN programing language using sub-programs of REFPROP, and all related calculations of performance have been achieved by this software.

PDF

___

1. Barolo, M., Bertucco, A., Scalabrin, G., 1995, “A method for the prediction of vapor-liquid equilibria of refrigerant mixtures at low and moderate pressure”, International Journal of Refrigeration, Vol 18, P 550-556.

2. Stegou-Sagia, A., Damanakis, M., 2000, “Binary and ternary blends fo R-134a as alternative refrigerants to R-22”, Energy Conversion and Management, Vol 41, P 1345-1359.

3. Çomaklı, Ö., Çelik, C., Erdoğan, S., 1999, “Determination of optimum working conditions in heat pumps using nonazeotropic refrigerant mixtures”, Energy Conversion and Management, Vol 40, P 193-203.

4. Haselden, G. G., Chen, J., 1994, “A computer simulation program for mixed-refrigerant air conditioning”, International Journal of Refrigeration, Vol 17, P 343-350.

5. Churi, N., Achenie, L. E. K., 1997, “The Optimal design of refrigerant mixtures for a two-evaporator refrigeration system”, Comp.Chemical Engineering, Vol 21, P 349-354.

6. Aprea, C., Mastrullo, R., 1996, “Behaviour and performances of R502 alternative working fluids in refrigerating plants”, International Journal of Refrigeration, Vol 19, P 257-263.

7. Chaturvedi, S.K., Mohieldin, T.O., Chen, D.T., 1991, “Second-Law Analysis of Solar-Assisted Heat Pumps”, Energy, Vol 16, P 941.

8. Liang, H., Kuehn, T.H., 1991, “Irreversibility analysis of a water-to-water mechanical-compression heat pump”, Energy, Vol 16, P 883-896.

9. Zubair, S. M., Yaqub, M., Khan, S. H., 1996, “Second-law-based thermodynamic analysis of two-stage and mechanical-subcooling refrigeration cycles”, International Journal of Refrigeration, Vol 19, P 506-516.

10. McLinden, M. O., Radermacher, R., 1987, “Methods for comparing the performance of pure and mixed refrigerants in the vapour compression cycle”, International Journal of Refrigeration, Vol 10, P 318-325.

11. Hogberg, M., Vamling, L., Berntsson, T., 1993, “Calculation methods for comparing the performance of pure and mixed working fluids in heat pump applications”, International Journal of Refrigeration, Vol 16, P 403-413.

12. NIST Thermodynamics Properties of Refrigerants and Refrigerant Mixtures Database (REFPROP), 1996, Standart Reference Database 23, Version 6.01, Gaithersburg, MD.

13. Didion, D. A., Bivens, D. B., 1990, “Role of refrigerant mixtures as alternatives to CFCs”, International Journal of Refrigeration, Vol 13, P 163-175.

14. Hogberg, M., Berntsson, T., 1994, “ Non-azeotropic mixtures as working fluids in two-stage economizer-type heat pumps”, International Journal of Refrigeration, Vol 17, P 417-429.

15. Rohlin, P., 1996, ”Zeotropik refrigerant mixtures in systems and in flow boiling”, Doktora Tezi, Sweden.

16. Kotas T.J., 1985, The Exergy Method of Thermal Plant Analysis, London Butterworths