Anahtar Kelimeler: Soğutucu Akışkan, Karbon dioksit, R744, ISO17584:2005 (E), Termodinamik Özellikler, Gerçek Gaz Hal Denklemleri

Transkript

1 7 KARBONDİOKSİ(R744 SOĞUUCU AKIŞKANININ ERMODİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN ISO7584:5 ULUSLAR ARASI SANDAI GERÇEK GAZ HAL DENKLEMİ KULLANILARAK MODELLENMESİ Halil AALAY M. ua ÇOBAN ÖZE Güümüzde çeşitli soğutucu aışala (soğutala soğutma sistemleide ullaılmatadı. Bu soğutucu aışalada bii ola Kabo diosit (R744 soğutaıı temodiami özellilei Helmoltz al delemi tabalı e güümüzde uluslaaası geçeliliğe saip ISO7584:5 geçe gaz al delemi ile esaplaabilmetedi. Kabo diosit (R744 soğutucu aışaıı temodiami özellileii bu al delemi ullaılaa esaplamasıı sağlaya model jaa pogamlama dili ullaılaa azılamıştı. Bu modelde doyma temodiami özellilei übi şeit itepolasyou ile eği uyduulaa esaplamatadı. Sıı e ızgı bua bölgeleide temodiami özellilei esaplaması ise bu al delemi ullaılaa yapılmatadı. Bu çalışmada ISO7584:5 geçe gaz al delemi übi şeit delemlei e modelleme detaylaı üzeide duulaca e bu al delemide elde edile eile tablo değelei ile aşılaştıılaa ata oalaı değelediileceti. Aata Kelimele: Soğutucu Aışa Kabo diosit R744 ISO7584:5 (E emodiami Özellile Geçe Gaz Hal Delemlei ABSRAC A aiety of efigeats ae utilized i efigeatio systems. Oe of tese efigeats is R744 s (cabo dioxe temodyamic popeties ca be calculated by usig ISO7584:5 Helmoltz eal gas equatio of state. A simulatio model as bee pepaed by usig jaa pogammig laguage. I tis model satuatio popeties ae bee calculated toug cubic splie cue fittig of te table alues. Liqu ad apo egios ae bee calculated by usig te equatio of state. I tis o ISO7584:5 Helmoltz eal gas equatio of state cubic splie cue fittig equatios ad details of te model ill be empasized ad data sets ic ae obtaied fom te equatio of state is compaed it table alues ad ealuatig accodig to eo ates. Key Wods: Refigeat Cabo dioxe R744 Real Gas Equatio of States emodyamic Popeties ISO7584:5(E. SOĞUKAN ISO 7584:5(E HELMHOLZ HAL DENKLEMİ Ulusla aası stadatla estitüsü (ISO soğutalaı temodiami özellileii esaplaya ço çeşitli fomülle olması edeiyle e bu özelliledei değişmelei ulusla aası ticaeti etileyebileceğii göz öüe alaa stadat al delemlei yayılamış e mümü olduğuca bu delemlei

2 7 ullaılmasıı istemişti. Stadatta da belitildiği gibi bu bitmemiş bi posesti tüm soğutalaı apsamamatadı aca duumu öemi edeiyle bi başlagıç olaa 4 soğutaı temodiami özellileii ee ei ile bilite delemle bi stadat olaa yayılamıştı. Stadatta aşağıdai soğutalaı eilei ye almıştı: R744(Kabodiosit R77(Amoya R (diloodifloometa R (loodifloometa R3 (Difloometa R3 (-diloo tiflooeta R5 (Petaflooeta R34a ( tetaflooeta R43a(tiflooetaR5a( diflooeta R44A-R5/4a/34a(3/5/5 R47C-R3/5/34a(3/5/5 R4A-R3/5(5/5 R57A5/43A(5/5 Stadat temel al delemi olaa Helmoltz sebest eeji delemi ullamıştı. Bu delem saf soğutala içi: A (. Delemdei alt idisi eal gaz alt idisi geçe gaz ısmıı emetedi. l m ( exp ( t d N / exp (. Buadai Boyutsuz sıcalı paametesi * / * Nomalizasyo fatöü geellile iti sıcalığa eşitti Boyutsuz yoğulu (/( Nomalizasyo fatöü geellile iti yoğuluğa eşitti N Eği uyduma ile elde edilmiş e özel soğuta içi belilemiş atsayıla Eği uydumalala özel soğuta içi belilemiş çapala t d l m Eği uydumalala özel soğuta içi belilemiş üst atsayılaıdı. Bu delemde ye ala atsayıla (Kabo diosit soğutaı içi tablo. de eilmişti. Delemi eal gaz teimi: s ef ef C p l C p d d R Pef R (.3 ef ef Bu delemdei ef : eal gaz efeas etalpisi (Geellile C de doymuş sıı etopisi olaa Kj/g olaa seçili s ef : eal gaz efeas etopisi (Geellile C de doymuş sıı etopisi olaa J/g K olaa seçili ef geellile C de doymuş sıı etalpisi olaa J/g K olaa seçili. Aca değişi efeaslada ayı etalpi etopi değeleii eme şatıyla seçilebili. Delem ayı zamada eal gaz sabit acimde ısı apasitesii bilimesii geetimetedi. Bu ısı apasitesi: Buadai u b C p R c t c a exp( u u exp( u c a e t soğutaa eği uyduma ile elde edile atsayıladı. Bazı delemle içi eal gaz e Helmoltz sebest eeji ompoeti: (.4 f t b f l C l C a l exp t t (.5

3 73 ifade edilebili. Buada f f C C a b t atsayıladı. Kabo diosit soğutaı içi eal gaz ısmıı esaplamasıda Eşitli. 5 ullaılmıştı. Bu eşitlite ye ala atsayıla ablo. de eilmişti. Kabo diosit soğutaı içi Helmoltz sebest eeji delemie üçücü bi teim daa eleyebiliiz. A cit (.a b N (.6 cit Buada a B (.7 /( ( (.8 exp A C ( D ( (.9 Delemdei N A B C D teimlei soğuta içi eği uyduma ile elde edilmiş teimlei. Eşitli e.9 da ye ala atsayıla ablo.3 de eilmişti. Alteatif olaa Beedict-Webb-Rubi delemi Hal delemi olaa eilmişse bu al delemi de Gibbs sebest eeji al delemie döüştüülebili P a exp( / cit a (. Delemde a eği uyduma ile elde edilmiş atsayıladı. Daa öce eile Helmoltz sebest eeji delemii göz öüe alaca olusa: P A dv (.a A ( P dv V (. olaa ifade edilebili. Bu delem eal gaz Helmoltz sebest eeji delemiyle bilite ullaılaa Geçe al delemi elde edili. Soğuta Helmoltz sebest eeji delemi elde edildite soa tüelei ullaılaa değişi temodiami özellile tüetili. P (.

4 74 u (.3 (.4 R s ( (.5 g (.6 R C (.7 p R C C (.8 Doyma bölgesi delemlei al delemide ( ( gaz ı sı P P (.9 ( ( gaz sıı g g (. Delemlei ullaaa da elde edilebili. Saf gaz atsayılaıa öe değele olaa abo diosit(r744 soğutaıa ait atsayıla ablo.-. de eilmişti. ablo.. Kabodiosit(R744 Soğutaı İçi İdeal Gaz Delemi Katsayılaı(Eşitli.5 [7] a b c

5 75 ablo.. Kabodiosit(R744 Soğutaı İçi Geçe Gaz Delemi Katsayılaı(Eşitli. [7] N t d l α m β ϒ E E E E E E E E E E E E E E E E

6 76 ablo.3. Kabo diosit (R744 Soğutaı İçi Kiti Bölge eimleidei Katsayıla (Eşitli.6-.9 [7] N a b β A B C D R744 Nomalizasyo fatölei: *=348 K * mol/l M=4498 g/mol R=8345 J/(mol K R744 Refeas paametelei: ef =735 K p ef = Pa ef = J/mol s ef =55744 J/(mol K f = f = DOYMA BÖLGESİNİN HESAPLANMASI Doyma bölgesii temodiami özellileii esaplamasıda eilede die olaa übi şeit eği uyduma metoduyla eği fomua döüştüülmesi yötemi ullaılmıştı. Kübi şeit itepolasyo poliomu; s (x=a (x-x + b (x + -x+ [(x-x 3 c + +(x + -x 3 c ]/(6 (. şelide eilmiş ise tüe delemlei: s (x=a - b + [(x-x c + - (x + -x c ]/( (. s (x=[(x-x c + + (x + -x c ]/ (.3 olu buada a e b c ı fosiyou olaa yazılabili. b =[6y - c ]/(6 (.4 a =[6y + - c + ]/(6 (.5 Bu duumda çözülmesi geee delem sistemi sadece c teimleie döüşü. - c - + ( - - c + c + = 6 y y bu sistemde toplam - delem mecuttu. y y (.6 y y (.7 taımıı yapasa çözülece delem sistemii

7 77 B A c c c c c c 6( 6( 6( 6( ( ( ( ( (.8 şelii alı. Buada A e B ullaıcı taafıda eilmesi geee iici tüe sıı şatlaıdı. Bu delem sistemi tablo eilei içi çözüldüğüde ata olduça üçü olduğuda pati bi sistem oluştuu. [3] 3. ERMODİNAMİK VERİLERİN HAL DENKLEMİ VE BİLİNEN ERMODİNAMİK ÇİF KULLANILARAK ERMODİNAMİK ÖZELLİKLERİN HESAPLANMASI Bölüm dei delemlede de göüleceği gibi al delemi ( fomuda eilmişti. Delem özgül acim( e sıcalı( eildiğide Helmoltz sebest eejisii ( değeii esapla. Bu değei tüeleii ullaaa da P((s(g( diğe temodiami değişelei esapla. Bu delemde tüettiğimiz tüm diğe basıç etalpi iç eeji etopi gibbs sebest eejisi gibi temodiami özellile de ayı şeilde X( fomudadı. emodiami e ısı tasfei esaplaı yapılıe bilie temodiami çift değişebili. Hal delemi ( olaa eildiğide diğe duumlaı çözümü ö bulma yötemleii ullaılmasıı geetii. Öeği (P i i değeii bulma istese F( i P i =P( i -P i = delemii çözmemiz geei. Buadai i e P i eilmiş ola temodiami değele olup değei bilimemetedi. Bu delemi çözülmeside ö bulma yötemlei ullaılabili Öeği Neto-Rapso yötemi: P F P F i i i i ( ( (3. İteatif fomülüü ullaaa öe ulaşı. Bu delemi ullama içi değeii il tami değeii bilimesi geeli. İl tami değeii saptaması faz değiştime bölgesii de göz öüde buluduulmasıı geetii. Ayıca e ö bulma yötemi e zama döüşüm emeyebili bu yüzde esaplamalada be fazla yötem bilite ullaılmıştı. Bu tü esaplama yötemlei e temodiami değişe çifti içi ayı ayı göz öüde buluduulaa çözülü. 4. BİLGİSAYAR PROGRAMININ ANIMLANMASI Çeşitli soğutala içi ISO 7584 stadadı al delemleii ullaa efiso7584.jaa pogamı jaa dilide geliştiilmişti. Bu pogam doyma temodiami özellileii esaplamasıda übi şeit itepolasyo fomülleii ullamatadı. emodiami bilimie göe dege alidei bi aışaı temodiami özellileii esaplama içi adet bilie değişe geei. Bizim modelimizde bilie değişe setlei; tx: sıcalı-doymuş aışım uulu deecesi tp eya pt: sıcalı basıç

8 78 t eya t: sıcalı özgül acim t: sıcalı etalpi tu: sıcalı iç eeji ts: sıcalı etopi p eya p: basıç özgül acim p: basıç etalpi pu: basıç iç eeji ps: basıç etopi px: basıç - doymuş aışım uulu deecesi gibi değişele üzeide esaplaabili. Pogamla isteye ullaıcıla taafıda edi pogamlaıda çağılaa ullaılabilile. Pogamla jaa pogamlama dilide yazıldığıda bi jaa pogamıda öe olaa sıcalı-basıç eilei bilie temodiami değişele ciside: efiso7584 st=e efiso7584( R744 ; double sıcalı=-; double basıç=6486; double a[]=st. popety( tp sıcalı basıç; şelide çağılabili. Souçla a boyutlu değişeie a[] P basıç KPa a[] t sıcalı C a[] özgül acim m^3/g a[3] etalpi KJ/g a[4] u iç eeji KJ/g a[5] s etopi KJ/gK a[6] x uulu deecesi g apo/g total pase a[7] o yoğulu g/m^3 şelide yülei. Kedi pogamlaıı yazmada sadece temodiami değelei ullama isteye ullaıcılaımız içi efiso7584able.jaa pogamıda bi ullaıcı aa yüzü geliştiilmişti. Bu aa yüz çıtısı Şeil de göülmetedi. Şeil. efiso7584able.jaa Pogamı Aa Yüz Çıtısı

9 79 SONUÇLAR Güümüzde ısıl aalizle e esaplamala bilgisaya otamıda yapılmatadı. Bu otamı daa eimli ılabilme e müedisli dizaylaıı daa optimum olaa oluştuabilme içi temel temodiami e temo fizisel özellilei olaylıla esaplaabili olması elzemdi. Geçeleştiile bu çalışmada elde edile eile ulusla aası geçeliliğe saip tablo eilei ile aşılaştıılmış e bu aşılaştıma etalpi e etopi değelei içi sıasıyla aşağıda ye ala ablo 3 e ablo 4 te eilmişti. Bua ilae olaa bu aşılaştımada elde edile ata oalaı etalpi e etopi değelei içi Şeil e Şeil 3 te eile gafile ile gösteilmetedi. Bu gafilede de göüldüğü gibi elde edile souçla tablo eileie ço yaıdı e ata oalaı ço düşütü. ablo 3. Etalpi Değelei İçi Kaşılaştıma [7]: (C P(Pa Geçe ablo ISO7584 Model Hata Oaı(% Değelei (j/g ami Değelei(j/g ablo 4. Etopi Değelei İçi Kaşılaştıma[7] : (C P(Pa Geçe ablo ISO7584 Model ami Hata Oaı(% Değelei (j/g.k Değelei(j/g.K

10 7 Şeil. Kabodiosit Etalpi Değeleie Göe % Hata Oaı Dağılımı Şeil 3. Kabodiosit Etopi Değeleie Göe % Hata Oaı Dağılımı Ayıca bu çalışmamız açı aya odu olaa geliştiğimiz e olduça geiş bi soğuta guubuu temodiami özellileii esapladığımız e tüm aaştııcılaa açı aya odu olaa sumayı plaladığımız bi çalışmaı paçasıdı. KAYNAKLAR [] ÇOBAN M. ua AALAY Halil Soğuta aışımlaıı temodiami özellileii Peg- Robiso-Styje-Vea geçe gaz delemi ullaılaa modellemesi X. Ulusal esisat Müedisliği Kogesi 3-6 Nisa İzmi [] ÇOBAN M. ua Geçe gazlaı temodiami e temo fizisel özellileii Lee-Kesle al delemi ullaılaa modellemesi 7. Isı Bilimi e eiği Kogesi 4-7 Hazia 9 Cumuiyet Üiesitesi Sias

11 7 [3] ÇOBAN M. ua İdeal gazlaı temodiami e temo fizisel özellileii modellemesi 7. Isı Bilimi e eiği Kogesi 4-7 Hazia 9 Cumuiyet Üiesitesi Sias [4] ÇOBAN M. ua Kısmi deamlı fosiyola ullaaa soğutucu aışalaı doyma basıç eğileii assas olaa oluştuulması I bildii itabı 6- Eim 8 ISBN : [5] ÇOBAN M. ua Kübi şeit e B şeit itepolasyo yötemi ullaaa soğutucu aışalaı doyma temo fizisel özellileii assas olaa oluştuulması I. Soğutma eolojilei Sempozyumu bildii itabı 6- Eim 8 ISBN : [6] ÇOBAN M. ua Sayısal Metodlaı Soğutma Düyasıa uygulaması :Soğutucu aışalaı temodiami özellilei Mati-Hou al delemi. Soğutma Düyası ISSN [7] Iteatioal Stadad ISO 7584 Refigeat Popeties Refeece Numbe: ISO 7584:5(E [8] KAMEI A. BEYERLEIN S.W. ad JACOBSEN R.. Applicatio of oliea egessio i te deelopmet of a e age fomulatio fo HCFC-. It. J. emo pysics 6(995 pp [9] LEMMON E.W. ad JACOBSEN R.. A e fuctioal fom ad e fittig teciques fo equatios of state it applicatio to petafluooetae (HFC-5 J. Pys. Cem. Ref. Data [] LEMMON E.W. ad JACOBSEN R.. A iteatioal stadad fomulatio fo te temodyamic popeties of -tifluooetae (HFC-43a fo tempeatues fom 6 to 5 K ad pessues to 5 MPa. J. Pys. Cem. Ref. Data 9( pp [] LEMMON E.W. ad JACOBSEN R.. Equatios of state fo mixtues of R-3 R-5 R-34a R- 43aad R-5a J. Pys. Cem. Ref. Data (i pess [] LEMMON E.W. MCLINDEN M.O. ad HUBER M.L NIS Stadad Refeece Database 3 NIS Refeece Flu emodyamic ad aspot Popeties-REFPROP esio 7.. Stadad Refeece Data Pogam Natioal Istitute of Stadads ad ecology ( [3] MARX V. PRUß A. ad WAGNER W. Neue Zustadsgleicuge fü R R R ud R 3 Besceibug des temodyamisce Zustadsealtes bei empeatue bis 55 K ud Düce bis MPa VDI-Fotscitt-Be. Seies 9(99 No. 57 Düsseldof: VDI Velag [4] MCLINDEN M.O. ad WAANABE K. Iteatioal collaboatio o te temopysical popeties of alteatie efigeats Results of IEA Aex 8. t Iteatioal Cogess of Refigeatio Sydey Austalia Septembe Iteatioal Istitute of Refigeatio pp [5] OUCAL S.L. ad MCLINDEN M.O. A modified Beedict Webb Rubi equatio of state fo temodyamic popeties of R5a ( difluooetae J. Pys. Cem. Ref. Data 5(996 pp [6] SPAN R. ad WAGNER W. A e equatio of state fo cabo dioxe coeig te flu egio fom te tiple poit tempeatue to K at pessues up to 8 MPa J. Pys. Cem. Ref. Data 6(996 pp [7] SEWA Ricad B. JACOBSEN Ricad. PENONCELLO Stee G. ASHRAE emodyamic Popeties of Refigeats [8] ILLNER-ROH R. ad BAEHR H.D. A iteatioal stadad fomulatio of te temodyamic popeties of -tetafluooetae (HFC-34a coeig tempeatues fom 7 K to 455 K at pessues up to 7 MPa J. Pys. Cem. Ref. Data 3(994 pp [9] ILLNER-ROH R. HARMS WAZENBERG F. ad BAEHR H.D. Eie eue Fudametalgleicug fü Ammoia DKV-agugsbeict II(993 pp [] ILLNER-ROH R. LI J. YOKOZEKI A. SAO H. ad WAANABE K. emodyamic Popeties of Pue ad Bleded Hydofluoocabo (HFC Refigeats oyo: Japa Society of Refigeatig ad Ai Coditioig Egiees (998 [] ILLNER-ROH R. ad YOKOZEKI A. A iteatioal stadad equatio of state fo difluoometae (R-3 fo tempeatues fom te tiple poit at K to 435 K ad pessues up to 7 MPa J. Pys.Cem. Ref. Data 6(997 pp [] YOUNGLOVE B.A. ad MCLINDEN M.O. A iteatioal stadad equatio-of-state fomulatio of te temodyamic popeties of efigeat 3 (-dicloo--tifluooetae J. Pys. Cem. Ref.Data 3(994 pp.

12 7 ÖZGEÇMİŞ Halil AALAY 984 yılı Gemli doğumludu. 6 yılıda Afyo Kocatepe Üiesitesi Uşa ampüsü Maie Müedisliği bölümüde bölüm. faülte. olaa mezu olmuş yılıda ise EGE Üiesitesi Müedisli Faültesi Maie Müedisliği bölümü Eeji A.B.D. da MSc. Eğitimii tamamlamıştı. Şu ada Bozo Üiesitesi Müedisli-Mimalı Faültesi Maie Müedisliği Bölümü de Öğetim Göelisi olaa göe yapmata olup Yıldız ei Üiesitesi Maie Müedisliği Bölümü Isı- Poses A.B.D. da dotoa eğitimie deam etmetedi. Ayı zamada A-Ge Poje Uzmalığı göeii südümetedi. Mustafa ua ÇOBAN 957 yılı sebe Bolu doğumludu. 978 yılıda Ege Üiesitesi Maie Faultesi Maie bölümüü bitimiş 98 Yılıda Miciga ei Üiesitesi (A.B.D. Maie Müedisliği e Müedisli Meaiği bölümüde Yüse lisas deecesi 986 Yılıda Uta Üiesitesi (A.B.D. Müedisli faültesi maie müedsiliği bölümüde Dotoa deecesi 995 Yılıda Victoia ei Üiesitesi (Austalya Matemati Faultesi bilgisaya bölümüde Bilgisaya Müedisliği Yüse lisas deecesi almıştı. ARAS ompesö Made eti e Aama Estitüsü Jeotemal bölümü Impeial Cemical Idusties (Austalya Ceamic Fuel Cells Limited (Austalya UBİAK MAM Eeji Estitüsü ÜBİAK Ulusal Meteloji Estitüsüde Uta Üiesitesi (ABD Maie müedisliği Ballaat Üiesitesi Müedisli bölümü (Austalya Victoia ei Üiesitesi maie müedisliği bölümü (Austalya Nebasa Üiesitesi maie müedisliği bölümü(a.b.d. Gebze Yüse eoloji Estitüsü Douz Eylül Üiesitesi maie müedisliği bölümleide çalışmıştı Hale Ege Üiesitesi Maie Müedisliğide eeji oulaıda çalışmatadı