Ahmet ELBİR, Hilmi BAYRAKÇI, Arif Emre ÖZGÜR, Özdemir DENİZ

CO2 SOĞUTUCU AKIŞKANI İLE ÇALIŞAN TRANSKRİTİK BİR ISI POMPASI SİSTEMİNİN FARKLI BASINÇLARDA TERMODİNAMİK ANALİZİ

Transkritik bir çalışma sisteminin deneysel olarak çalışılması sonucunda alınan sonuçlar sunulmuştur. Tek kademeli olarak ve basınç değerleri önceki çalışmalara göre daha da arttırılarak çalıştırılmıştır; 75 bar gaz soğutucu basıncının 100 bar gaz soğutucu basıncına çıkarıldığında ve sudan suya soğutma sağlayan suyun kütlesel debisini artırılması ile, aynı sistemde deney sonuçlarının termodinamik kurallara göre nasıl değişeceği ve hangi unsurlarla değişim göstereceği grafiklerle ve resimler ile sunulmuştur. Birinci deneyde 75 bar gaz soğutucu basıncında, ikinci sistemde 100 bar gaz soğutucu basıncında çalıştırılarak adlandırılmıştır. Gaz soğutucu basıncının %33, buna karşılık evaporatör basıncının da %57 artması ile sistemde değişimler incelenmiştir. COPıstm değerine %148 bir artış getirmiş, toplam ekserji kayıbı % 3.2 artmış ve kütlesel su soğutma debisi %100 artmıştır. Vanadaki basınç değişimleri ekserji verimini %10.3 artmıştır. Soğutucu akışkan kütlesindeki %95.2’lik artış kompresörün elektirik tüketimini %24.4 arttırmıştır. Kompresörün izentropik verimi ve kılcal borunun ekserji verimi basıncın artması ile %10 artmıştır.

Anahtar Kelimeler:

CO2, Isı Pompası, Transkritk, Kılcal Boru, Enerji analizi

PDF

___

[1] Wang, Z., Wang, F.,Li, G., Song, M., Ma, Z., Ren, H. & Li, K. 2020. Experimental İnvestigation On Thermal Characteristics Of Transcritical CO2 Heat Pump Unit Combined With Thermal Energy Storage For Residential Heating. Elsevier Applied Thermal Engineering, 165, 114505. doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114505
[2] Rocha, T. T. M., Paula, C. H. D., Cangussu, V. M., Maia, A. A. T. & Oliveira, R. N. D., 2020. Effect of surface roughness on the mass flow rate predictions for adiabatic capillary tubes. Energy Conversion and Management. International Journal of Refrigeration, 118, October, 269-278. doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.05.020
[3] Cao, F., Ye, Z. & Wang, Y. 2020. Experimental İnvestigation On The İnfluence Of İnternal Heat Exchanger İn A Transcritical CO2 Heat Pump Water Heater. Applied Thermal Engineering, Vol.168. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114855
[4] Andrés, L. N., Gil, J. C., Sánchez, D.Anta, D. C., Cabello, R. & Llopis R. 2020. Experimental Determination Of The Optimum Working Conditions Of A Transcritical CO2 Refrigeration Plant With İntegrated Mechanical Subcooling. International Journal of Refrigeration, Accepted date: 2 February 2020 DOI:ttps://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.02.012
[5] Qin, X., Zhang, D., Zhang, F., Gao, Z. & Wei, X., 2020. Experimental and numerical study on heat transfer of gas cooler under the optimal discharge pressure. International Journal of Refrigeration, Volume 112, April 2020, Pages 229-239. doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.12.026
[6] Jadhav, P. & Agrawal, H. 2020. Comparative study on a straight and helical capillary tube for CO2 transcritical system. Journal of Physics: Conference Series 1451, 012011. doi:10.1088/1742-6596/1451/1/012011.
[7] Patil, O. S. M., Shet, S. A., Jadhao, M., & Agrawal, N., 2020. Energetic and exergetic studies of modified CO2 transcritical refrigeration cycles. International Journal of Low-Carbon Technologies, 00, 1–10. doi.org/10.1093/ijlct/ctaa042
[8] Chen, Y. G. 2019. Optimal Heat Rejection Pressure Of CO2 Heat Pump Water Heaters Based On Pinch Point Analysis. International Journal of Refrigeration, 106, 592-603. doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.04.003
[9] Nawaz, K., Shen, B., Elatar, A., Baxter, V. & Abdelaziz, O. 2018. Performance Optimization Of CO2 Heat Pump Water Heater. International Journal of Refrigeration. 85, 213-228. doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2017.09.027
[10] Sahu, A. K., Agrawal, N. & Nanda, P. 2017. A Parametric Study Of Transcritical CO2 Simple Cooling Cycle And Combined Power Cycle. International Journal of Low-Carbon Technologies, 12(4), 383–391.
[11] Liu, X., Liu, C., Zhang, Z., Chen, L. & Hou, Y., 2017. Experimental Study on the Performance of Water Source Trans-Critical CO2 Heat Pump Water Heater, Energies, 10(6), 810. doi.org/10.3390/en10060810
[12] Özgür, A. E. 2014. CO2 Soğutkanlı Transkritik Soğutma Çevrimlerinde Optimum Gaz Soğutucu Basıncı ve Literatürdeki Optimum Basınç Denklemlerinin Karşılaştırılması. Tesisat Mühendisliği. 141, 43-47
[13] Jiang, Y., Ma, Y., Li, M. & Fu, L. 2013. An experimental study of trans-critical CO2 water–water heat pump using compact tube-in-tube heat exchangers. Energy Conversion and Management, 76, 92–100. doi.org/10.1016/j.enconman.2013.07.031
[14] Yang. J. L., Mab, Y. T.. Li, M. X., & Hua, J. 2010. Modeling And Simulating The Transcritical CO2 Heat Pump System. Elsevier Energy, 35. 4812-4818. doi:10.1016/j.energy.2010.09.007
[15] Sarkar, J., Bhattacharyya, S. & Gopal, M.R. 2010. Experimental Investigation Of Transcritical CO2 Heat Pump For Simultaneous Water Cooling And Heating. Thermal Science, 14(1), 57-64.
[16] Kauf, F, 1999. Determination Of The Optimum High Pressure For Transcritical CO2 Refrigeration Cycles. Elsevier Science, 38, 325-330.
[17] Elbir, A., 2020. Transkritik CO2 Soğutkanlı Bir Isı Pompasının Teorik ve Deneysel İncelenmesi, Doktora Tezi, S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, 157s, Isparta
[18] Anonim, 2018. Transcritical Refrigeration Systems with Carbon Dioxide CO2. https://assets.danfoss.com (Son erişim tarihi: 03.04.2018)
[19] Shariatzadeh, O. J., Abolhassani S. S., Rahmani M. & Nejad M. Z. 2016. Comparison Of Transcritical CO2 Refrigeration Cycle With Expander And Throttling Valve Including/Excluding Internal Heat Exchanger: Exergy And Energy Points Of View. Elsevier Applied Thermal Engineering, 93, 779–787. doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.09.017
[20] Klein SA. Engineering Equation Solver(EES) 2020, F-Chart Software, Version 10.835-3D.