FAZ DEĞİŞİM MALZEMELİ KAVİTENİN SAYISAL MODELLENMESİ. Alpay ÖZSÜER Veysel Erdem ZÖRER

Transkript

1 FAZ DEĞİŞİM MALZEMELİ KAVİTENİN SAYISAL MODELLENMESİ Alpay ÖZSÜER Veysel Erdem ZÖRER 1

2 İçindekiler Giriş FDM Tanımı FDM nin Göstermesi Gereken Özellikler FDM nin Isı Enerjisi Depolama Temeli FDM nin Kullanım Alanları FDM nin Soğutuculardaki Önemi ve İşlevi FDM nin Sayısal Modellenmesi Sayısal Modellemeye Giriş Problemin Tanımı ve Çözümü Sonuç 2

3 Projenin Özeti ve Amacı Bu projede, FDM kullanarak, dikey tip bir içecek soğutucusu içerisindeki ısıl kütlenin arttırılması ve dolayısıyla soğuk enerjiyi uzun süre muhafaza ederek kompresörün çalışma/durma sıklığının azaltılması amaçlanmıştır. 3

4 Isı Enerjisi Depolama Temeli 4

5 Faz Değişim Malzemesi Nedir? Faz değişim malzemeleri (FDM), sabit sıcaklıkta faz değişimi esnasında yüksek miktarda ısıyı enerji olarak depolayabilen özel malzemelerdir. Gizli ısı, malzemenin faz değişimi sırasında dışarı verdiği veya emdiği enerji miktarına denir. Üç çeşittir: Sıvı - Gaz Katı - Sıvı Katı - Katı 5

6 FDM nin Göstermesi Gereken Özellikler Termofiziksel Özellikler Kimyasal Özellikler Ekonomik Özellikler 6

7 FDM nin Kullanım Alanları 7

8 FDM nin Soğutuculardaki Önemi ve İşlevi 8

9 Problemin Tanımı ρc PCM dt PCM dt = d dx k PCM dt PCM dx + d dy k PCM dt PCM dy 9

10 Sayısal Modelleme ye Giriş Yapılan literatür ve kaynak araştırmalarından sonra, problemdeki faz değişim malzemesinin geometrisi 5x1000 mm olarak seçildi ve malzeme olarak su kullanılmasında karar alındı. Suyun yüksek gizli ısıya sahip olması, sahip olduğu stabilite ve termofiziksel özelliklerinin iyi bilinmesi bunda etkili oldu. H ( J kg )C s ( J kgk ) C l ( J kgk ) k s ( W mk ) k l ( W mk ) ρ kg m 3 Su ,2 0,

11 Problemin Tanımı c m = H + c l + c s 2δT m 2 J kgk 11

12 Problemin Çözümü Problem, üç farklı durum için incelendi: -5 C sabit evaporatör sıcaklığı için -10 C sabite evaporatör sıcaklığı için Zamana bağlı olarak değişen evaporatör sıcaklığı için 12

13 -5 C Sabit Evaporatör Sıcaklığı İçin 280 Sıcaklık (K) Nokta2-2mm Nokta3-3mm Nokta4-4mm Nokta5-5mm Nokta1-1mm Zaman (s) 13

14 -5 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin 50. Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı -5 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin 200. Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı 14

15 -5 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin 400. Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı -5 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin 800. Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı 15

16 -5 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı 16

17 -10 C Sabit Evaporatör Sıcaklığı İçin 280 Sıcaklık (K) Point2-2mm Point3-3mm Point4-4mm Point5-5mm Point1-1mm Zaman (s) 17

18 -10 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin 50. Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı -10 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin 200. Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı 18

19 -10 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin 500. Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı -10 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin 550. Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı 19

20 -10 C Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı 20

21 Zamana Bağlı Olarak Değişen Evaporatör Sıcaklığı İçin Sıcaklık (K) Zaman (s) 21

22 290 Sıcaklık (K) Nokta1-1mm Nokta2-2mm Nokta3-3mm Nokta4-4mm Nokta5-5mm Zaman (s) 22

23 Değişken Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı Değişken Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı 23

24 Değişken Sağ Yüzey Sıcaklığı İçin Saniyedeki FDM Kesit Sıcaklık Dağılımı 24

25 SONUÇ 25

26 KAYNAKLAR Enhancing The Performance of Household Refrigerators With Latent Heat Storage, K. Azzouz, D. Lecucq, D. Gobin, April Simulation of Thermal Storage Phase Change Material in Buildings, Samira Haghshenaskashani, Hadi Pasdarshahri, 2009 Beyaz Eşyalarda Faz Değiştiren Maddelerde Gizli Isı Depolama Yöntemi ile Enerji Verimliliğinin Arttırılması, Çukurova Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü, Aralık 2008 Ev Tipi Bir Buz Dolabının Sayısal Olarak İncelenmesi, Ç. Coskun, G. Durmaz, Ü. Özkol, Nisan 2013 Faz Değişim Malzemesi ve Isı Enerjisinin Depolanması, İstanbul Sanayi Odası - İstanbul Teknik Üniversitesi Doktora / Yüksek Lisans Tezlerine Sanayi Desteği Projesi Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Ders Anlatımı, Yrd. Doç. Dr. Mehmet Akif Ezan 26

27 DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER 27

28 SORULAR 28