Ultra Düşük Sıcaklık Uygulamalarında Kullanılan Bir Kaskat Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi
Soğutma sistemleri çalışılmak istenen soğutma sıcaklığına bağlı olarak çeşitli kategorilere ayrılmaktadır. -50 °C ve -100 °C sıcaklık aralığında gerçekleştirilen soğutma işlemleri ultra düşük sıcaklık uygulaması sınıfına girmektedir. Soğutma sistemleri; kompresör sıkıştırma oranı, dış hava sıcaklıkları ve kullanılan akışkan özellikleriyle sınırlandırıldığından dolayı bu sıcaklık değerlerini tek kademeli bir soğutma sistemiyle elde edebilmek çok zordur. Bu sebeple iki kademeli soğutma sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerin yüksek sıcaklık çevrimlerinde R134a, R404A ve R507A gibi akışkanlar; düşük sıcaklık çevriminde ise R23, R503 ve R508B gibi akışkanlar kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, yüksek sıcaklık çevriminde R404A; düşük sıcaklık çevriminde ise R508B akışkanının kullanıldığı iki kademeli bir soğutma sistemi termodinamik olarak incelenmiştir. EES (Engineering Equation Solver) yazılımı kullanılarak ultra düşük oda sıcaklıklarında çalışan bir soğutma sistemine ait ekipmanların enerji ve ekserji analizi yapılmış ve sonuçlar irdelenmiştir.
Thermodynamic Analysis of a Cascade Refrigeration System For Ultra Low Temperature Applications
Refrigeration systems can be categorized according to the refrigeration tempera ture needed. The systems operating at the temperatures between -50 °C and -100 °C are classified as the ultra-low temperature refrigeration systems. Since the parame ters such as compression ratio, ambient air temperature and refrigerant properties limit the operation of refrigeration system, it is difficult to obtain these operating temperatures with a single-stage refrigeration system. Therefore, double-stage, cascade, ones are preferred for this purpose. While refrigerants such as R134a, R404A, and R507A are used at the high temperature cycle of cascade systems, R23, R503 and R508B can be used at the low temperature cycles. In this study, a cas cade refrigeration system with R404A at the high temperature and R508B at the low temperature cycle is thermodynamically analyzed. Using Energy Equation Solver (EES) software, energy and exergy analysis of the equipments of a system operat ing at ultra low temperatures were performed and the results were investigated for different operating conditions.
___
- [1] 2010 ASHRAE Handbook - Refrigeration (SI Edition)-American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.
- [2] Performance of R170 Mixtures as refrigerants for Refrigeration at -80 °C Temperature Range, Maoqiong Gong, Zhaohu Sun, Jianfeng Wu, Yu Zhang, Chong Meng, Yuan Zhou. International Journal of Refrigeration 32 (2009) Pages 892-900.
- [3] A Cascade Refrigeration System Using Mixture of Carbondioxide and Hydrocarbons for Low Temperature Applications. Nasruddin, Darwin R.B, Syaka, M. Idrus Alhamid. Journal of Engineering and Applied Science 6 (6): 379-386, 2011.
- [4] Long-Term Stability of Biochemical Markers in Pediatric Serum Specimen Stored at -80 °C, Clinical Biochemistry, D. Brinc, M.K. Chan, A.A. Venner, M.D. Pasic, D. Colantino, L. Kyriakopolou, K. Adeli, 2012.
- [5] Performance Comparison of Natural Refrigerants Based Cascade Systems for Ultra-Low-Temperature Applications, Internation Journal of Sustainable Energy, J. Sarkar, S. Bhattacharyya, A. Lal, 2013.
- [6] Thermodynamic Analysis of R507A-R23 Cascade Refrigeration System, World Academy of Science, Engineering and Technology, A.D. Parekh, P.R. Tailor, 2011.
- [7] Design of compact evaporators for ultra low temperature thermal management of micropr °Cessors, Robert Paul Wadell, Master thesis, Georgia Institute of Technology, 2005.
- [8] The Natural Fluid Nitrous Oxide - An Option as Substitute for Low Temperature Synthetic Refrigerants, Kruse, H., and H. Russmann. 2006. International Journal of Refrigeration 29 (5): 799–806.
- [9] Energy and Irreversibility Analysis of a Cascade Refrigeration System for Various Refrigerant Couples, A. Kilicarslan, M. Hosozb. Energy Conversion and Management, Volume 51, Issue 12, December 2010, Pages 2947–2954.
- [10] EES Engineering Equation Solver, 2014, fChart Software Inc.
- [11] Thermodynamic Analysis and Optimization of Cascade Condensing Temperature of a CO2 (R744)/404A Cascade Refrigeration System, Yilmaz B., Erdönmez N., Sevindir M., Mancuhan E. 2014, 15th International Refrigeration and Air Conditioning Conference, Purdue University, USA, July 14-17.
- [12] Energy and Exergy Analysis and Optimization Studies of a CO2 /NH3 Cascade Refrigeration System. B. Yilmaz, N. Erdönmez, A. Özyurt, D. Yılmaz, E. Mançuhan, M. K. Sevindir. 6th IIR Conference: Ammonia and CO2 Refrigeration Technologies, Ohrid, 2015.
- [13] Thermodynamics an Engineering Approach 8th Edition by Boles, Cengel, 8e, (SI Unit).
- ISSN: 1300-3399
- Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
- Başlangıç: 1993
- Yayıncı: TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Sayıdaki Diğer Makaleler
Ultra Düşük Sıcaklık Uygulamalarında Kullanılan Bir Kaskat Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi
Dilara KURTBOĞAN, Ebru MANÇUHAN, Barış YILMAZ, Deniz Yılmaz KARAPINAR, İ.Timuçin İNCE
Hüseyin Güngör ŞAHİN, Levent AYDIN, Ziya Haktan KARADENİZ
Jeotermal Destekli Bir Sıvı Hava Enerji Depolama Sisteminin Termodinamik Analizi
Tuğberk Hakan ÇETİN, Mehmet KANOĞLU, Neslihan YANIKÖMER
Metabolik Aktivitenin Işınım Etkisi Altında Isıl Konfor Üzerine Etkisinin İncelenmesi
Nurullah ARSLANOĞLU, Abdulvahap YİĞİT
HVAC Uygulamalarında Koku Ölçüm ve Tutma Yöntemlerindeki Son Gelişmeler