Difüzyonlu absorbsiyonlu soğutma sistemlerinde termal kompresördeki ısı değiştiricisinin sayısal analizi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Öğrenci: ÖNDER ŞAHİN

Danışman: TAYFUN MENLİK

Özet:

Türkiye enerji temininde büyük oranda dışa bağımlı bir ülkedir. Yenilenebilir enerji teknolojilerine yatırımlar artmış olsa da enerji üretimi konusunda kendi kendine yeten bir ülke olma konumundan uzaktır. Enerjinin temini yanında kullanımının da verimli bir şekilde olması, ülke ekonomisi açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynaklarıyla da çalışmaya imkân tanıyan bir DAS sisteminin, termal kompresör bölgesinde yer alan ısı değiştiricisinin tasarımı yapılarak, sistem performansının arttırılmasına yönelik araştırmalar yapılmıştır. Analiz için altısı kanatçıklı (6-8-10-12-14-16) ve biri ise ticari olarak kullanılan kanatçıksız (düz borulu) ısı değiştiricisi modellenmiştir. Tasarlanan ısı değiştiricisinde kanatçıklar düz tasarlanmış olup, ısıtıcı akışkanın temas ettiği parça yüzeyine yerleştirilmiştir. Sistemde soğutucu-soğurucu akışkan ikilisi olarak NH3-H2O (%25-%75) kullanılmıştır. Modellenen ısı değiştiriciler bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) programı olan Fluent yazılımıyla sayısal olarak çözdürülmüş ve sistem Soğutma Tesir Katsayısı (STK) hesaplamasında kullanılan kaynatıcı sıcaklıkları belirlenmiştir. Kanatçıklı ve kanatçıksız ısı değiştiricilerin ısıl performansları karşılaştırılmıştır. Kanatçıksız ısı değiştiricisinde kaynatıcı sıcaklığı ortalama 150,09 °C olarak belirlenmiştir. 16 kanatçıklı ısı değiştiricisinde ise kaynatıcı sıcaklığı 161,63 °C olmuştur. Yapılan çalışmalar sonucu kaynatıcı sıcaklığında % 7,7'lik bir atış sağlanmıştır. Belirlenen kaynatıcı sıcaklıklarına bağlı olarak hesaplanan STK değerleri kanatçıksız model için % 17,10 olarak bulunmuştur. Kanatçıklı modeller içinde en yüksek STK değerine 8 kanatçıklı modelde ulaşılarak % 17,81 seviyesinde olmuştur. Yapılan sayısal analizler ile sistem performansının % 4,2 arttığı belirlenmiştir. Yeterli ve kesintisiz olarak temin edilebilecek yenilenebilir enerji kaynaklarıyla sistemin kesintisiz bir şekilde çalışabileceği teorik olarak analiz edilmiştir.