T. C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ CO 2 SOĞUTKANLI SOĞUTMA SİSTEMLERİNİN TERMODİNAMİK VE TERMOEKONOMİK ANALİZİ

Transkript

1 SÜLYMAN DMİRL ÜNİVRSİSİ FN BİLİMLRİ NSİÜSÜ O 2 SOĞUKANL SOĞUMA SİSMLRİNİN RMODİNAMİK V RMOKONOMİK ANALİZİ Al krem AKDAĞ Danışman: Doç Dr Arf mre ÖZGÜR YÜKSK LİSANS Zİ MAKİN ĞİİMİ ANABİLİM DAL SPARA 2010

2 Z ONAY Al krem AKDAĞ tarafından hazırlanan O 2 Soğutkanlı Soğutma Sstemlernn ermodnamk ve ermoekonomk Analz adlı tez çalışması aşağıdak jür tarafından oy brlğ / oy çokluğu le Süleyman Demrel Ünverstes Fen Blmler nsttüsü Makne ğtm Anablm Dalı nda YÜKSK LİSANS Zİ olarak kabul edlmştr Danışman: Doç Dr Arf mre ÖZGÜR Süleyman Demrel Ünverstes, eknk ğtm Fakültes, Makne ğtm Bölümü Jür Üyeler : Üye : Doç Dr Önder KZLKAN Süleyman Demrel Ünverstes, eknk ğtm Fakültes, Makne ğtm Bölümü Üye : Yrd Doç Dr İbrahm ÜÇGÜL Süleyman Demrel Ünverstes, Mühendslk Mmarlık Fakültes, ekstl Mühendslğ Bölümü Prof Dr Mustafa KUŞU nsttü Müdürü

3 İÇİNDKİLR Sayfa İÇİNDKİLR ÖZ ABSRA v ŞKKÜR v ŞKİLLR DİZİNİ v ÇİZLGLR DİZİNİ v SİMGLR DİZİNİ v 1GİRİŞ 1 11 Kloroflorokarbon (F) 2 12 Hdrokloroflorokarbon (HF) 2 13 Hdroflorokarbon (HF) 2 14 Soğutucu Akışkan Karışımları 4 15 Karbondokst 6 16 Br akışkanın zotermler ve krtk sabtler 7 17 O 2 Soğutkanlı soğutma sstemnn teork çalışması 7 2 KAYNAK ÖZLRİ 13 3 MARYAL V YÖNM Brnc yasa analz Genel denge denklemler Kompresör brnc yasa analz Gaz soğutucu brnc yasa analz Genleşme valf brnc yasa analz vaporatör brnc yasa analz İknc yasa analz ersnmezlk Nedenler Çeştl ekserj tanımları 25 33Kompresör knc yasa analz 27 34Genleşme valf knc yasa analz 30 35Gaz soğutucu knc yasa analz 30 36vaporatör knc yasa analz 31 37oplam tersnmezlk 32

4 38İknc yasa verm 32 39ermoekonomk optmzasyon Yapısal bağ katsayıları (SB) ermoekonomk optmzasyon denklem ermoekonomk optmzasyon prosedürü Sstem elemanlarının termoekonomk optmzasyonu vaporatör çn genel termoekonomk optmzasyon eştlğ Gaz soğutucusunun termoekonomk optmzasyon eştlğ Aşırı kızdırma eşanjörü çn genel optmzasyon denklem Sstem elemanlarının formülasyonu Gaz soğutucu vaporatör Aşırı kızdırma eşanjörü Krtk nokta üstü çevrml O 2 soğutma sstemlernde optmum gaz soğutucu basıncı: yen br korelâsyon 48 4 ARAŞRMA BULGULAR 54 5ARŞMA V SONUÇ 68 KAYNAKLAR 72 ÖZGÇMİŞ 76

5 ÖZ Yüksek Lsans ez O 2 SOĞUKANL SOĞUMA SİSMLRİNİN RMODİNAMİK V RMOKONOMİK ANALİZİ Al krem AKDAĞ Süleyman Demrel Ünverstes Fen Blmler nsttüsü Makne ğtm Anablm Dalı Danışman: Doç Dr Arf mre ÖZGÜR Soğutucu akışkanlar, çevreye zarar vermeler, küresel ısınmaya etk ettkler ve ozon tabakasına verdkler zararlar dolayısıyla son yıllarda hızla değşmştr Ülkemzn de 2009 un başında mzaladığı Montreal Protokolü ve Kyoto Protokolü le ozon tabaksına zarar veren ve küresel ısınmaya yol açan soğutucu akışkanların yerlern çevre dostu doğal akışkanlara terk etmşler ya da terk etmektedrler Bu yönetmelkler alternatf akışkanlara yönelmey ve özellkle O 2 kullanımını artıracak br kapsama sahp olması beklenmektedr O 2 nn yüksek ısıtma ve soğutma kapastesn olması, yüksek OP değernn olması, ısı ger kazanımı sağlayan sstemler le brlkte kullanılablr olması ve çevresel açıdan olumlu etklernn olması, O 2 akışkanının terch edlme sebeplerndendr O 2 soğutkan olarak, soğutma sstemler le brlkte ısı pompası uygulamalarında da kullanılmaktadır Bu çalışmada tek kademel br soğutma sstemnn termodnamk ve termoekonomk yönden analz yapılmıştır Çalışmanın lk aşamasında termodnamğn brnc kanun analz yapılarak sstemn soğutma performans katsayısı hesaplanmış ve daha sonra termodnamğn knc kanun analz yapılarak sstem tersnmezlkler ve ekserj kayıpları ncelenmştr Son aşamada da sstemn tümüne termodnamk optmzasyon metodu uygulanarak eşanjör alanları tespt edlmştr Bütün analzlerde ees (ngneerng quaton Solver) blgsayar programı kullanılmıştır Anahtar Kelmeler: ermoekonomk optmzasyon, brnc kanun analz, knc kanun analz, termodnamk özellkler 2010, 76 Sayfa

6 ABSRA MSc hess H HRMODYNAM AND HRMOONOM ANALYSS OF RFRGRANG SYSMS WH O 2 Al krem AKDAĞ Süleyman Demrel Ünversty Graduate School of Appled and Natural Scences Department of Mechancal ducaton Supervsor: Assoc Prof Dr Arf mre ÖZGÜR Refrgerants, have changed greatly n recent years because they damage to the envronment, effect global warmng and damage the ozone layer hanks to the Montreal Protocol and the Kyoto Protocol sgned by urkey n 2009, the refrgerants gvng damage to the ozon layer have left ther place to the envronmentally frendly natural refrgerant fluds t has been hoped that these regulatons and n partcular the use of O 2 wll ncrease he reasons for the preference of O 2 are the hgh heatng and coolng capacty, a hgh OP value, the usage wth the recovery systems and the postve effects n terms of envronment O 2 s also used as a refrgerant n coolng system wth heat pump applcatons n ths study, thermodynamcs analyss and thermoeconomc analyss of the one-stage coolng system are made n the frst phase of the nvestgaton, coeffcent of performance has been counted by applyng the frst law of thermodynamc analyss of the system and then eksergy losts and rreversblty of the system are examned by makng the second law of thermodynamcs n the last phase of the study, the areas of the exchanger have been dentfed by practcng thermoeconomc optmzaton method S (ngneerng quaton Solver) computer program has been used n all analyses Key Words: hermoeconomc optmzaton, frst law analyss, second law analyss, thermodynamc propertes 2010, 76 Pages v

7 ŞKKÜR ez çalışmamda her türlü blgsn ve tecrübesn esrgemeyen değerl danışman Hocam Sayın Doç Dr Arf mre ÖZGÜR e, bana her konuda destek veren Sayın Yrd Doç Dr Hlm enk BAYRAKÇ ve Doç Dr Önder KZLKAN hocama ve emeğ geçen tüm hocalarıma sonsuz teşekkürlerm sunarım 1800-YL-09 No lu Proje le tezm madd olarak destekleyen Süleyman Demrel Ünverstes Blmsel Araştırma Projeler Yönetm Brm Başkanlığı na teşekkür ederm Al krem AKDAĞ SPARA, 2010 v

8 ŞKİLLR DİZİNİ Şekl 11 Karbondokstn zoterm 7 Şekl 12 Soğutma sstemn görünüşü 8 Şekl 13 Çevrmn P-h dyagramı 9 Şekl 14 Çevrmn -s dyagramı 9 Şekl 21Uluslar arası konferanslarda O 2 hakkında yapılan çalışmaların sayısının yıllara göre değşm (Pearson, 2005) 18 Şekl 31 sı eşanjörünün optmum ısı transfer alanının grafksel olarak belrlenmes (Kızılkan, 2004) 39 Şekl 32 sı eşanjörlernn sıcaklık dağılım profller 46 Şekl 41 ersnmezlğn evaporatör (P 1 ) basıncı le değşm 54 Şekl 42 ersnmezlğn gaz soğutucusu basıncı (P gs ) le değşm 55 Şekl 43 ersnmezlğn 1 sıcaklığı le değşm 56 Şekl 44 oplam tersnmezlğn P 1 basıncı le değşm 56 Şekl 45 oplam tersnmezlğn farklı kompresör vermler le değşm 57 Şekl 46 oplam tersnmezlğn farklı 1 sıcaklıkları le değşm 58 Şekl 47 oplam tersnmezlğn farklı P gs basınçları le değşm 59 Şekl 48 Sstemn OP değernn farklı aşırı kızdırma sıcaklıkları le eğşm 59 Şekl 49 OP değernn farklı gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları ( 4 ) le değşm 60 Şekl 410 Optmum gaz soğutucu basıncının (P gs ) sstem OP değer üzerne etks61 Şekl 411 OP değernn farklı evaporatör ( 1 ) sıcaklıkları le değşm 62 Şekl 412 İknc yasa vermnn farklı kızgınlık değerler çn değşm 62 Şekl 413 İknc yasa vermnn farklı 1 değerler çn değşm 63 Şekl 414 İknc yasa vermnn farklı P 1 basınçları le değşm P 1 (Bar) 63 Şekl 415 İknc yasa vermnn farklı P gs değerler çn değşm 64 Şekl 416 Sstem elemanları üzerndek ekserj kayıpları (Pgs = 110 bar) 64 Şekl 417 OP h değernn evoportör basıncıyla değşm 65 Şekl 418 OP h değernn gaz soğutucu basıncıyla değşm 65 Şekl 419 OP değernn kompresör verm le değşm 66 Şekl 420 OP h değernn kompresör verm le değşm 66 Şekl 421 Optmum gaz soğutucu basıncının b ve 5 le değşm 67 Şekl 422 Denklem (459) dek korelasyon le Lao vd tarafından verlen korelasyonun karşılaştırılması ( b = -10 o ) 67 v

9 ÇİZLGLR DİZİNİ Çzelge 11 Bazı akışkanların ODP/GWP değerler 10 Çzelge 21 Akışkan gelşmnn çzelges 18 Çzelge 31 Brnc yasa analz çn sstem elemanları ve tasarım parametreler 20 Çzelge 32 Ortalama ısı letm katsayıları 45 Çzelge 33 Denklem 3119 dak sabtler 53 Çzelge 51 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları ( 1 =-4 0 ) 69 Çzelge 52 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları ( 1 =0 0 ) 69 Çzelge 53 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları ( 1 =3 0 ) 70 Çzelge 54 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları ( 1 =5 0 ) 70 v

10 SİMGLR DİZİNİ A Alan a b n OP cp e g h K Sermaye yleştrme faktörü Optmzasyondan etklenmemş yıllık malyet Malyet kserj grş brm fyatı ersnmezlk brm malyet Yatırım malyet Performans katsayısı Özgül ısı kserj Özgül ekserj Yerçekm vmes Özgül entalp ersnmezlk oplam ısı transfer katsayısı LMD Ortalama logartmk sıcaklık farkı m Akışkan debs N Sstemn kendsn amort etme süres P Basınç Q sı akısı S ntrop s Özgül entrop Sıcaklık t Zaman Δs Aşırı soğutma sıcaklığı Δk Aşırı kızdırma sıcaklığı η Verm ƒ y ζ σ ζ Yıllık faz oranı Sermaye malyet katsayısı Yapısal bağ katsayısı Sermaye malyet katsayısı v

11 Alt İndsler AK Aşırı kızdırma Kompresör c Soğuk vaporatör GV Genleşme valf e vaporatör ısıtma suyu h Sıcak Grş o Çıkış op Çalışma R Soğutucu akışkan oplam 0 Çevre şartları GS Gaz soğutucu e 1 e 3 p 1 p 2 Soğutma suyu grş Soğutma suyu çıkış Soğutma suyu çıkış Soğutma suyu grş x

12 1GİRİŞ 1940 lı yıllardan sonra florokarbon akışkanların gelştrlmesyle, doğal soğutucu akışkanların soğutucu akışkan olarak kullanılması azalmıştır (Neksa, 2004) Fakat bugün yaşanan küresel ısınma sorunu sebebyle, soğutma sstemlernde kullanılması kabul gören en yaygın alternatf akışkanlar, doğal akışkanlar olan saf hdrokarbonlar, O 2 vb akışkanlardır Gelecekte, kapsamlı br soğutkan kullanımı yasaklama protokolü kabul edldğnde, ülkemzn soğutma sektörü büyük br değşm çne grmek zorunda kalacaktır İnsanlarla ç çe olmuş soğutma sstemlernn, nsanların can güvenlğn tehlkeye atmadan ve yüksek enerj vermllğ le çalıştırılablmes gerekmektedr Akışkanların yasaklanma sürecnn hızla gelşme gösterdğ 21 yüzyılın başlarında, O 2 n soğutkan olarak kullanımı da çok sayıda araştırmaya konu olmuştur Bu krterler ışığında, yerl teknoloj ve ürünler le O 2 soğutkanlı sstemler ülkemz sanays tarafından gelştrlmeldr Bu konudak alınablecek patent haklarının alınması ve ülkemzn ekonomk yönden dışa bağımlılığının azaltılması gerekmektedr Kurulacak sstemlernde, yüksek enerj vermllğne sahp olablmes amacıyla optmum şartlar belrlenmeldr Avrupa da O 2 nn soğutucu akışkan olarak kullanımı gderek yaygınlaşmaktadır Özellkle mobl sstemler olarak tanımlanan araç klmaları ve sıcak su ısı pompası uygulamalarında O 2 kullanımı yaygınlaşmaktadır Avrupa Brlğ 2011 yılından tbaren araç klmalarında HF-134a akışkanının kullanımını yasaklayan br yasanın kabulü çn çalışmaktadır Bu yasa taslağının küresel ısınma potansyel 50 veya 150 den düşük olan akışkanların kullanımına zn vermes beklenmektedr (allaghan and Vano, 2003) O 2 nn yüksek ısıtma ve soğutma kapastesn olması, yüksek OP değernn olması, ısı ger kazanımı sağlayan sstemler le brlkte kullanılablr olması ve çevresel açıdan olumlu etklernn olması, O 2 akışkanının terch edlme 1

13 sebeplerndendr O 2 soğutkan olarak, soğutma sstemler le brlkte ısı pompası uygulamalarında da kullanılmaktadır Soğutucu akışkanlar kloroflorokarbon (F), hdrokloroflorokarbon (HF), hdroflorokarbon (HF) ve soğutucu akışkan karışımları olarak nceleneblr 11 Kloroflorokarbon (F) Küresel ısınma potansyellernn ve ozonu delme potansyellernn yüksek olmasının yanı sıra F ler ozon tabakası üzernde en fazla tahrbat yapan soğutucu akışkanlardır Bu yüzden dünya çapında F lern kullanımı çn bazı önlemler hatta bazı yasaklar alınmaktadır Atmosferde yıl arasında kmyasal yapıları bozulmadan kalablyor olmaları F lern öneml özellklerdr Uygulamada en çok kullanılanları R-11, R-12, R-114 dr (Koyun, 2005) 12 Hdrokloroflorokarbon (HF) Klor atomu çerdğ çn HF ler de ozon tabakası le reaksyona grerler Buna rağmen HF lern yapısında hdrojen bulunduğu çn kmyasal kararlılıkları çok zayıftır Yapıları bozulmadan atmosferde uzun süre kalmazlar HF ler atmosfere doğru yükselrken yapılarındak hdrojen havadak su moleküller le reaksyona grerek yapıları bozulur HF lern ozonu delme potansyeller düşüktür Atmosferde kmyasal yapıları bozulmadan uzun süre kalmamaları (15-20 yıl) öneml özellklerndendr Uygulamada en çok kullanılan HF ler şunlardır: R-22, R-124, R-123 dür (Koyun, 2005) 13 Hdroflorokarbon (HF) Yapısında klor atomu bulunmadığı çn ozonu delme potansyeller sıfırdır Yan ozon tabakası üzerne hçbr olumsuz etkler yoktur Buna rağmen küresel ısınmaya br mktar etk yaparlar (Koyun, 2005) 2

14 Genel olarak soğutucu akışkanlardan beklenen özellkler Ucuz olmalıdır Yanıcı, patlayıcı ve zehrl olmamalıdır Kmyasal olarak aktf olmamalıdır, korozf olmaması, tessat malzemesn etklememes ve yağlama yağının özellğn değştrmemes gerekr Poztf buharlaşma basıncı olmalıdır Havanın getrdğ su buharının soğuk kısımlarda katılaşarak şletme aksaklıklarına meyden vermesn önlemek çn buharlaşma basıncının çevre basıncından br mktar üzernde olması gerekr Buharlaşma gzl ısısı yüksek olmalıdır Buharlaşma gzl ısısı ne kadar yüksek olursa sstemde o oranda gaz akışkan kullanılacaktır Kaçakların kolay tesptne mkân veren özellkte olmalıdır(koku, renk) Delektrk olmalıdır Düşük yoğuşma basıncı olmalıdır Yüksek basınca dayanıklı kompresör, kondenser, boru hattı gb tessat olmalıdır Düşük donma dereces sıcaklığı olmalıdır Yüksek krtk sıcaklığı olmalıdır sı geçrgenlğ yüksek olmalıdır Vskoztes düşük olmalıdır Özgül hacm küçük olmalıdır Soğutucu akışkanın suda ve yağda erme durumunun da gözden uzak tutulmaması gerekr Suda erme kolay oluyorsa makne çersnde donma tehlkes azalır, zra suda erme sonunda karışımın donma noktası daha alçak olur Aks halde çevre basıncının altında olan kısımlara dışarıdan gren hava çersndek su buharı kolaylıkla yoğuşur, genşleme valfndek kısılma sonunda sıcaklık düşmes le katılaşır ve tıkanmalara, şletme sırasında aksaklıklarına yol açar Yağda ermeye gelnce, yağlama yağı segman aralıklarından sızarak soğutucu akışkana karışablr ğer akışkan buharı yağda ermyorsa, akışkanla sürüklenen yağ yoğuşturucu ve hatta buharlaştırıcı yüzeylernde brkr ve burada br yağ flm teşekkül eder Bu durum ısı transfern kötüleştrr ve ayrıca kompresörde yağın ekslmesne sebep olur Bu tür akışkanlar çn kompresör çıkışında br yağ ayırıcı kullanılır Ayrıca 3

15 klmlendrme ve soğutma uygulamalarında kullanılan soğutucu akışkanların ozon tabakası üzerne etkler de göz ardı edlmemeldr Ozon tabakasının oluşumu, delnmes ve bunun sonucunda dünyanın fzk şartlarında ve canlılar üzernde meydana getrebleceğ olası değşklkler ortaya konmalıdır (Onat, 2004) 14 Soğutucu akışkan karışımları Karışımlarla lgl çalışmalara F lern kl karışımları le başlanmıştır Bunların saf akışkan olarak özellkler blndğnden, karışımlarda nasıl davranacakları ncelenmştr Daha sonra, karışımlarda kullanılacak soğutucu akışkanlar çevresel olarak zararlı olmayan ve dğer temel özellkler sağlayan akışkanlardan seçlmeye başlanmıştır Bunlar R32, R125, R134a, R143a, R152a gb HF'lerle R290, R600a gb hdrokarbon (H) akışkanlardır Bunlardan R290 (Propan) ve R600a (İzobütan) yanıcılık özellkler nedenyle karışımlarda düşük yüzdelerde tutulmaktadır Soğutucu akışkan karışımları çözeltdr Yan mekank olarak ayırılamayacak bleşenlere sahptr Zeotropk karışımlar çn en öneml konu faz değşm esnasında sıcaklığın değşmesdr Çünkü buharlaşan sıvının bleşm ve böylece kaynama noktası sürekl olarak değşmektedr Sstemn ısı değştrcsnde uygun donanım değşklğ yapılırsa bu özellk sstemn vermnn artmasına neden olur Dğer öneml br konu se faz değşm esnasında sıvı ve buhar yüzdelernn farklı olmasıdır (Ddon and Bvens, 1990) Soğutucu akışkan karışımları zeotropk ve azeotropk olmak üzere k kısma ayrılmaktadır Zeotropk karışımda sabt basınçta faz değşm esnasında sıcaklık değşmektedr Dolayısıyla yoğuşma sıcaklığı hem basıncın hem de karışım oranının fonksyonu olmaktadır Karışımdak bu sıcaklık aralığı saf bleşenlern sahp olduğu farklı buharlaşma sıcaklıkları nedenyledr (Hogberg and Berntsson, 1994) Karışımın sadece bell br oranında gerçekleşen ve o noktada aynı buhar ve sıvı bleşmne sahp olan azeotropk karışımlarda se bu sıcaklık aralığı oluşmaz, yan karışım, saf soğutucu akışkan gb davranır (Rohln, 1996) Mevcut soğutucu akışkanlarla alternatflern performanslarıyla bağlantılı olarak karşılaştırmak çn br referans belrleme zorunluluğu vardır Bu amaçla farklı yöntemler kullanılmaktadır Bunlardan brncs buharlaşma ve yoğuşma 4

16 sıcaklıklarının eşt alınmasıyla yapılan karşılaştırmadır (McLnden and Radermacher, 1987) Bu karşılaştırma kend çnde farklı bölümlere ayrılmaktadır (Hogberg vd, 1993) Sıcaklıkların eşt alınması öneml br kıstastır Çünkü her br saf akışkan bell sıcaklıklara kadar soğutma yapablmekte ve stenen sıcaklıklar çn uygun soğutucu akışkan seçlmektedr İknc karşılaştırma yöntem se soğutma yükünü sabt alarak yapılmaktadır (Jung vd, 1999) Alternatf karışımlar belrlenrken dkkat edlecek husus, lgl karışımın özellklernn, yerne geçeceğ akışkanın özellklerne yakın olmasıdır Bu durum özellkle mevcut sstemlerde çok önemldr Bugün karışımlarda esas olarak beş farklı saf bleşen kullanılmaktadır Bunlar HF akışkanları olan R32, R125, R134a, R143a ve R152a dır Sıfır ozon tüketm potansyelne sahp 4 tanes (fakat global zarara etks var) de dahl heps yapay bleşendr Bazıları az br mktar da propan ve zobütan htva eder (Rohln, 1996) Soğutucu akışkanlar çn KNS' nn yükseklğ akışkanı daha az uçucu kılan br özellktr HSK, akışkanın brm hacmnn soğutma kapastesn gösterrken aynı zamanda kompresör yer değştrme hacmn de fade eder Herhang br akışkan çn uçuculuğun yüksek olması daha büyük HSK berabernde getrr Herhang br soğutma sstemnde çevrmdek akışkanın yerne başka br akışkanı, başkaca br sstem değşklğ yapmaksızın (yan soğutma sstemnn kompresörünün aynı kalması gerekllğ) kullanablmek ancak her k akışkan çn de HSK ların brbrne çok yakın olması le mümkün olablr Ayrıca lgl akışkanların sıcaklığa bağlı kaynama basıncı eğrlernn yakın olması stenr Alternatf karışımlardan bazıları doğrudan mevcut sstemlerde kullanılablecekken bazıları da yenden tasarlanacak sstemlerde kullanılablecek durumdadır Bunu da daha önce açıklandığı gb HSK değer tayn etmektedr Bu durum, br saf akışkanın yerne kendsnn uçuculuğundan daha fazla ve daha az olanları karıştırmakla gerçekleştrleblr 5

17 15 Karbondokst Karbondokst karbonun yanmasından elde edlr Kokusuzdur Yanıcı değldr Dğer gazlarla büyük mktarlarda karıştırıldığı zaman karbon mono okst (O) halne gelme htmal mevcut olmakla beraber zehrsz olarak kabul edlr mnyet telkn eden karakterstklernden dolayı gem ve hastanelerde br hayl kullanılma yer vardır Karbondokstn kullanılma sahasını kısıtlayan başlıca özellkler, yoğuşma basıncının yüksek ve krtk basıncının düşük olmasıdır Aynı zamanda emme basıncı yüksektr Bu sebeplerle soğutucu akışkan olarak karbondokst kullanılan soğutma tesslernde kompresör ve dğer tess ve teçhzatın ağır ve sağlam konstrüksyonu haz olması zaruret vardır Öte yandan yüksek basınç altında çok düşük değerde özgül hacm olacağından ve buda verlen kapaste çn küçük cesamet kompresör kullanılmasına mkân vereceğnden yoğuşma ve emme basıncının fevkalade yüksek olması lk bakışta düşünülebleceğ kadar büyük br problem yaratmaz Bununla brlkte gerek bu sebeplerden ve gerekse gzl ısının düşük olmasından dolayı brm soğutma çn stenen kompresör tahrk gücü dğer soğutucu akışkanlara göre %50 fazladır Karbondokst bütün çalışma şartları altında tamamen kararlı olup, soğutma makne ve teçhzatı çn kullanılan bütün metallere karşı herhang br aşındırma tesr göstermez Yağlama yağı yoğuşan soğutucu akışkan çnde hç çözülmez Bu özellk kondansör ve soğutucu üntelerden yağın ayrıştırılarak alınmasına mkân verr (Savaş, 1974) Soğutucu akışkan olarak karbondokst kullanan br soğutma sstemnde kaçaklar köpük halndek sabun erğ le tespt edleblr 6

18 16 Br akışkanın zotermler ve krtk sabtler Şekl 11 Karbondokstn zoterm P-V Dyagramında br gazın zotermlern çzmek çn A noktasından başlanarak gaz sıkıştırılır B noktasında yoğuşma başlar, yoğuşmanın tamamlandığı noktasına kadar hem sıcaklık hem de basınç sabt kalır Sıvı sıkıştırılamadığı çn den tbaren sıkıştırılmaya devam edldğ takdrde basınç an olarak yükselecektr Örneğn şekl ncelendğnde çzlmş olan 21,5 0 zoterm gösterlmştr üm zotermler bu şeklde çzldğ zaman B ve noktalarının br çan eğrs çzdğ görülür Bu eğrnn sağ kolu dışında kalan taraf buhar, sol kolu dışında kalan tarafta se sıvı vardır Çan eğrsnn çnde se sıvı buhar karışımı bulunur Çan eğrsnn tepe noktasına krtk nokta adı verlr, burada yoğuşma ve buharlaşma an olarak meydana gelr Bu noktanın koordnatları k, P k, V k krtk sabtler adını alır Krtk noktanın üzernde br gazı sadece sıkıştırma le yoğuşturmak mümkün olmaz 17 O 2 Soğutkanlı soğutma sstemnn teork çalışması Sstem Şekl 12 de gösterlmektedr Sstemdek 2-3 arasındak eleman kompresör, 3-4 arasındak eleman gaz soğutucu, 4-5 arasındak eleman kısma valf ve 5-2 arasındak eleman se evaporatördür (buhalaştırıcı) 7

19 Şekl 12 Soğutma sstemn görünüşü Kompresörde sıkıştırılan akışkanın basıncı artırılarak gaz soğutucuya gönderlr Gaz soğutucuda akışkanın ısısı dışarıya atılır Bu olay krtk noktanın üzernde gerçekleştğnden akışkan gaz halndedr bu yüzden konvansyonel sstemlerde kullanılan yoğuşturcu yerne burada gaz soğutucu kullanılmaktadır Akışkan gaz soğutucudan sonra kısma valfnde basıncı düşürülerek sıvı hale gelmektedr Basıncı düşen akışkan evaporatöre gelerek burada buharlaşmakta ve ortamdan ısı çekmektedr Sstem çn düşünülen P-h ve -s dyagramları şekl 13 ve şekl 14 te gösterlmştr Sstemdek basınç kayıpları yapılan hesaplamalarda göz önüne alınmamıştır Bu değerler O 2 sstemler çn oldukça düşüktür (Fartaj, 2003) O 2 sstemlernde yüksek basınç olması sebebyle akışkan yoğunluğu yüksektr Bu yüzden akış hızı düşük değerde olablr ve buda daha az basınç kaybı anlamına gelmektedr (Çelk, 2004) 8

20 Şekl 13 Çevrmn P-h dyagramı Şekl 14 Çevrmn -s dyagramı O 2 soğutkan olarak teknolojk açıdan gelştrlmş chazlarla (kompresör, kısma valf vb) ve ısı pompası sstemlernde kullanılmaktadır Çevresel etkler nedenyle 9

21 brçok soğutucu akışkan türlernn (HF, F) üretm ve kullanımı çeştl yönetmelkler le yasaklanmakta ve hatta bazı akışkanların kullanımı yasaklanmıştır Bu yönetmelklern alternatf akışkanlara yönelmey ve özellkle O 2 yaygınlaştırmayı hedefleyen br kapsama sahp olması beklenmektedr Çzelge 11 Bazı akışkanların ODP/GWP değerler Akışkan GWP ODP R R R13b R R R234a R717- Amonyak 0 0 R744 (O 2 ) 1 0 R290 (Propan) 3 0 R134a R410a Ozon tabakasına zarar vermeyen HF türü akışkanların küresel ısınma katsayıları yüksektr Örnek olarak bu değer HF-134a çn 1300 cvarındadır O 2 çn se bu değer çzelge 11 de gösterldğ gb 1 dr Dolayısıyla sstemden soğutkan kaçağı veya başka sebeplerle atmosfere soğutkan verlmes durumlarında, küresel ısınma açısından olumsuz sonuçların oluşmaması çn doğal akışkanların kullanılması günümüzün en önem arz eden konularındandır Bu akışkanlar arasında O 2, NH 3, hdrokarbonlar (H) en çok terch edlen akışkanlardır NH 3 ün zehrleyc özellğ ve hdrokarbonların se yanıcı ve patlayıcı olmaları en büyük dezavantajlarıdır Almanya da yapılan br araştırmada, 2007 yılından tbaren tüm mobl klmlendrme sstemlerndek HF-134a akışkanının, O 2 gazı le değştrlmes le 2010 yılına kadar Almanya nın sera etks oluşturan gaz emsyonlarında 1 mlyon ton O 2 e eşdeğer br azalma sağlanacağı belrtlmektedr (Schwartz, 2000) Ayrıca Avrupa 10

22 Brlğ de mobl klma sstemlernde HF-134a akışkanının kullanımını 2011 yılından tbaren tamamen yasaklamaktadır (Neksa, 2004) ermoekonomk yöntemler enerj tasarrufu bakımından sstem tasarlarken önem arz etmektedr Bu yöntemlerde, yatırım ve şletme malyetler le knc kanun parametreler olan kayıp ş, entrop artışı, tersnmezlk veya ekserj analzler brleştrlerek optmumum sstem yapısı oluşturulur kserj analzler, sstemn alt bölümlerndek kayıpları ortaya çıkarır Bu analzlerle nerede ne kadar yleştrme potansyel olduğu ve bunların önem sıraları dolaylı olarak belrlenmş olur Hatta kayıpları en aza ndrecek optmum tasarım ve şletmeler belrlenr Bu tezn amacı O 2 akışkanını kullanan soğutma sstemlernn termoekonomk yönden analznn yapılması ve sstemn optmum çalışma şartlarının belrlenmesdr O 2 akışkanını kullanan soğutma sstemnde, evaporatördek aşırı kızdırma şlem sstemn performansına ve malyetne etks ncelenecektr Sonuçta, farklı sıcaklık aralıklarında optmum aşırı kızdırma sıcaklıkları tespt edlerek bu sıcaklıklara karşılık gelen eşanjör alanları bulunacaktır Bütün bu şlemler çn öncelkle ermodnamğn brnc yasa analz daha sonra yne aynı şartlar çn ssteme ermodnamğn knc yasa analz uygulanacaktır İknc yasa analznde, sstem oluşturan her br elemanın tersnmezlkler hesaplanarak sstemn toplam tersnmezlğ belrlenecektr Hesaplanan en düşük tersnmezlk mktarına sahp sstem yapısı, termodnamk yönden optmum dzayn ve çalışma şartlarını verecektr Fakat knc yasa (ekserj) analz le hesaplanan kondanser, evaporatör, aşırı kızdırma eşanjörü, ekonomk yönden uygun olmayablr Bundan dolayı knc yasa (ekserj) analz ve ekonomk (yatırım, şletme malyet) analzlern brlkte ele alınması gerekmektedr O 2 akışkanını kullanan soğutma sstemlernn hem ekonomk hem de termodnamk yönden optmum sstem yapısının belrleneblmes çn ssteme, termoekonomk 11

23 optmzasyon analz uygulanacaktır Bu analzlerde S (engneerng equalton solver) blgsayar programı kullanılacaktır Hesaplamalar sonucunda analzlern grafkler çzlerek, sstem parametreler le sstem performansının değşm ncelenecektr 12

24 2 KAYNAK ÖZLRİ O 2 akışkanını kullanan soğutma sstemlernde termodnamğn brnc yasa, knc yasa ve termoekonomk optmzasyonla lgl yapılan çalışmalar lteratürde mevcuttur Yapılan bu çalışmaların özetler aşağıda verlmştr Fartaj vd (2003), yaptıkları çalışmada, O 2 le çalışan soğutma çevrmnn knc kanun analzn yaparak sstem performansını etkleyen temel faktörler belrlemeye çalışmışlardır Sstemdek en büyük kayıpların gaz soğutucusunda ve kompresörde olduğu belrlenmş ve yleştrme çalışmalarının bu elemanlar üzernde yapılması gerektğ vurgulanmıştır Babadağlı (2005), yüksek lsans tez çalışmasında absorbsyonlu br soğutma sstemndek elemanların termodnamk ve termoekonomk yönden analzler yapmıştır Bunun çn sstemn soğutma performans katsayısının belrlendğ termodnamğn Kanunu analzn yapmış, daha sonra ssteme termodnamğn Kanunu analz uygulanarak tersnmezlkler ve ekserj kayıplarını tespt etmştr İncelemelerde, evaporatör sıcaklığı, kondanser sıcaklığı, absorber sıcaklığı ve jeneratör sıcaklığı değerler sstemn değşken parametreler olarak ele almış ve optmum evaporatör, kondanser, absorber ve jeneratör sıcaklıkları le bu sıcaklıklara karşılık gelen eşanjör alanlarını tespt etmştr Sstemn her br noktasındak entalp, entrop, kütlesel deb gb termodnamk özellkler hesaplamıştır Son şlem olarakta sstemn tümüne termoekonomk optmzasyon metodunu uygulamıştır Bayer vd çalışmalarında, sabt tutulan soğuk oda ve oda sıcaklıkları arasında çalışan buhar sıkıştırmalı soğutma çevrmne sahp ev tp buzdolaplarında, farklı buharlaşma ve yoğuşma basınçları oranı gözetlerek performans katsayısı (OP)- tersnmezlk () lşksn belrlemey hedeflemektedr Çalışmada farklı basınç oranları (PH/PL), farklı çevrmler (buzdolabı bleşenlernn farklı boyutlandırılması) anlamına gelmekte olup kıyaslama yapılablmes çn PH/PL oranı tasarımın ekonomk analz boyutunu etklemeyecek br aralıkta tutulmuştur Analz, sabt 13

25 durum çalışma karakternn benzeşmn sağlayan koşullarda yapılmış, soğutucu akışkanı olarak da R-134a kullanılmıştır Kotas (1985), ktabında, ermoekonomk optmzasyon ve ekserj konularını ayrıntılı olarak ncelemştr ermal sstemler üzernde ekserj analzleryle lgl örnekler vermştr Wall (2003), yaptığı çalışmada, ekserjyle lgl kavram ve metotlar hakkında blgler vermş ve enerj sstemlernn analz ve optmzasyonu çn ekserj kavramının kullanımını açıklamıştır Kızılkan (2004), yüksek lsans teznde, kompresörlü teork br soğutma sstemndek evaporatör, kondanser, aşırı kızdırma ve aşırı soğutma eşanjörlernn termodnamk ve termoekonomk yönden analzn yapmıştır Çalışmasının lk aşamasında kompresörlü soğutma sstemnn soğutma performans katsayısının (OP) ncelendğ ermodnamğn Kanunu analzn yapmış ve daha sonra sstem tersnmezlklernn ve ekserj kayıplarının ncelendğ ermodnamğn Kanunu analzn yapmıştır Çalışmanın son aşamasında se soğutma sstemnn tümüne termoekonomk optmzasyon metodu uygulamıştır İncelemelerde, evaporatör sıcaklığı, kondanser sıcaklığı, aşırı kızdırma sıcaklığı ve aşırı soğutma sıcaklığı değerler sstemn değşken parametreler olarak ele almış ve optmum aşırı kızdırma ve aşırı soğutma sıcaklıkları le bu sıcaklıklara karşılık gelen eşanjör alanları tespt etmştr an, yaptığı çalışmada, tessatlarda kullanılan ısı değştrgeçlerndek enerj dönüşümlern veya ısı transfer gb süreçler, entrop üretm (tersnmezlk) veya kullanılablr enerj (ekserj) yönünden değerlendrmektr Buna bağlı olarak, süreç teknksel tessatlarda ve bunların öneml elemanlarından ısı değştrgeçlernde, malyet ve enerj harcamalarını en aza ndrmek çn yararlanılablecek br yöntem tanıtmaktadır 14

26 Çomaklı vd (2007), yaptıkları çalışmada, değşk termal sstemler çn ekserjetk verm fadeler tanımlayarak, her br model sstemn ekserjetk verm hesabında etkl olan parametreler tespt etmşlerdr Selbaş (2006), bu çalışmasında Matlab programını kullanarak LBr-H 2 O le çalışan absorbsyonlu soğutma sstemlernde absorber sıcaklığının etks ncelenmş ve böyle br soğutma sstemndek absorber, termodnamk ve termoekonomk yönden ncelemştr Bunun çn sstem elemanının ermodnamğn Kanunu analz yapılmış, daha sonra se ermodnamğn Kanunu analz uygulanarak tersnmezlkler ve ekserj kayıpları tespt edlmştr Son olarak sstem elemanına termoekonomk optmzasyon metodu uygulamıştır İncelemelerde, absorber sıcaklığı değer sstemn değşken parametres olarak ele alınmış ve optmum, absorber sıcaklıkları le bu sıcaklıklara karşılık gelen eşanjör alanları tespt edlmştr Şahn vd (2007), çalışmalarında; Kayser Şeker Fabrkası yılı kampanya verlern kullanılarak şeker üretm süreçler çn termodnamğn brnc kanun (enerj analz) ve knc kanun (ekserj analz) analzlern yapmışlardır ermodnamk açık sstem olarak ele alınan şeker üretm süreçlerne gren ve çıkan her br durum çn enerj ve ekserj analz sonuçları elde etmşlerdr Bu sonuçlara bağlı olarak şeker üretm süreçlernn brnc ve knc kanun vermlern tespt etmşlerdr Akbulut vd (2006), çalışmalarında tüm buhar sıkıştırmalı soğutma çevrmlern nceleyerek enerj ve ekserj analzlern yapmışlardır Buhar sıkıştırmalı soğutma çevrmlernn soğutma etknlklernn, knc yasa vermlernn ve her proses sırasında ekserj kayıplarının hang değerlerde olacağının hesabının yapılablmes çn etkl ve kolay uygulanablr eştlkler türetmşlerdr sen vd (2007), soğutucu akışkan olarak R134a nın kullanıldığı br otomobl klma sstemnde enerj ve ekserj analzn yapmışlardır Otomobl klma sstemnn her br bleşen çn farklı çalışma şartlarında ekserj analz ortaya koymuşlardır kserj ve 15

27 enerj analzler, artan kompresör devr le sstem performansının azaldığını göstermştr R134a lı sstemn Soğutma esr Katsayısı (SK), aynı soğutma yükü çn artan kompresör hızı le düşmektedr Ayrıca SK, artan evaporatör yükü le artmakta ve artan kompresör devr ve yoğuşma sıcaklığı le azalmaktadır Otomobl klma sstemnde her br çevrm elemanında yapılan ekserj yıkımını bulmuşlardır kserj yıkımı, artan kompresör devr le kompresör, kondenser, evaporatör ve XV de artmaktadır kserj yıkımındak en büyük artış, kompresör devrnn br sonucu olarak kompresörün kendsnde olmaktadır xergy yıkımı, sırasıyla kompresör, kondenser, evaporatör ve XV olmak üzere azalmaktadır Kızılkan vd (2006), teork br buhar sıkıştırmalı soğutma sstemnn aşırı kızdırma ve aşırı soğutma ısı değştrclernn, farklı k soğutucu akışkan çn ısıl ekonomk yönden analzn yapmış ve sstemn en y çalışma şartlarını belrlemşlerdr sıl ekonomk en yleme metodu olarak, yapısal bağ katsayıları metodu kullanmışlardır Analzler, R22 soğutucu akışkanı ve buna alternatf olarak R407c soğutucu akışkanı çn yapmışlardır Sonuç olarak, aşırı kızdırma ve aşırı soğutma ısı değştrclernn ekonomk ve çalışma performansı açısından en y alanlarını tespt etmşlerdr Br soğutma sstem tasarımında, ısı değştrcs alanının azalması, sstem malyetn düşürür Fakat ısı değştrcs alanının düşürülmes sstem vermn de düşürmektedr Yapılan çalışmada, ısı değştrcs alanının ve sstem vermnn en y olduğu şartları belrlemşlerdr Yeşlata vd (2006), deal çevrmle çalışan br buzdolabı soğutma sstemnn termoekonomk analzn yapmışlardır Bu amaçla, Yapısal Bağ Katsayılar Yötem kullanmışlardır vaporatör ve kondenser çn toplam malyet mnmum yapan ısı transfer alanı değerler, nümerk terasyon le belrlemşlerdr Gerçek soğutma çevrmne daha yakın olması amacıyla, genşleme valfnde oluşan tersnmezlğn, evaporatör çn gerekl ısı transfer alanı üzerndek etksn de bast br analz le araştırmışlardır 16

28 Wall (1986), tek kademel ısı pompası çevrmnn termoekonomk optmzasyonunu yapmıştır Soğutucu akışkan olarak R12 kullanılan su soğutmalı buhar sıkıştırmalı br sstem üzernde uyguladığı bu metotla sstemn ekserj kayıplarını belrlemştr Kompresör ve elektrk motoru vermler le kondanser ve evaporatör etknlkler optmze edlecek değşkenler olarak seçlmştr lektrk fyatı, atık ısı sıcaklığı ve çalışma zamanı gb parametreler optmzasyon boyunca değşken olarak alınmış ve değşk parametre değerler çn sonuçlar verlmştr Optmzasyon sonucunda kompresör verm 080, elektrk motoru verm 091, kondanser etknlğ 083 ve evaporatör etknlğ 073 değerlernde ken toplam malyet 3388 İsveç kronu/yıl olarak bulmuştur Koçoğlu (1993), yüksek lsans teznde yapısal bağ katsayıları metodunu kullanarak ısı eşanjörlernn termoekonomk optmzasyonunu yapmıştır Soğutucu akışkan olarak amonyak kullanmıştır Sstemn değşken parametreler, evaporatör sıcaklığı 0 º - 10 º arası, kondanser sıcaklığı 32 º - 44 º arası, kondanser ve evaporatör etknlkler arası alınmıştır vaporatör ısıtma suyu grş sıcaklığı 15 º, kondanser soğutma suyu grş sıcaklığı 25 º dr İknc kanun analzleryle elde edlen tersnmezlk formüllernden optmzasyon eştlkler türetlerek ısı pompasının eşanjör etknlkler optmze edlmştr Hesaplamalar sonucunda, kondanser sıcaklığı arttıkça eşanjör etknlğnn düştüğü ve tersnmezlğn arttığı, evaporatör sıcaklığı arttıkça eşanjör etknlğnn arttığı ve tersnmezlğn düştüğü tespt edlmştr Bülent vd (2006), çalışmalarında, deal çevrmle çalışan br buzdolabı soğutma sstemnn termoekonomk analzn Yapısal Bağ Katsayılar Yöntem kullanarak yapmışlardır vaporatör ve kondenser çn toplam malyet mnmum yapan ısı transfer alanı değerlern, nümerk terasyon le belrlemşlerdr Gerçek soğutma çevrmne daha yakın olması amacıyla, gensleme valfnde oluşan tersnmezlğn, evaporatör çn gerekl ısı transfer alanı üzerndek etksn de bast br analz le araştırmışlardır 17

29 Çzelge 21 de bazı akışkanların yıllara göre kullanımı gösterlmştr Bu çzelgeye göre O 2 nn kullanımının son yıllarda artığı görülmektedr Çzelge 21 Akışkan gelşmnn çzelges Şekl 12 de R konferansında O 2 nn yıllara göre çeştl sstemlerde kullanılma yüzdeler gösterlmştr Bu şeklden de görüleceğ üzere son on yılda O 2 nn kullanımı gderek yaygınlaşmaktadır Şekl 21 Uluslar arası konferanslarda O 2 hakkında yapılan çalışmaların sayısının yıllara göre değşm (Pearson, 2005) 18

30 Özgür ve Bayrakçı (2008), O 2 akışkanı kullanan, tek kademel buhar sıkıştırmalı soğutma sstemn, br blgsayar programı le teork olarak modellemşler Kompresör dışında dğer sstem bleşenlern deal sstemler olarak kabul ederek, boru ve dğer ekpmanlarda oluşan ısı ve basınç kayıpları hmal etmşlerdr Üç farklı gaz soğutucu çıkış sıcaklığı değerler çn soğutma etknlk katsayısının, sstemn yüksek basıncı, buharlaştırıcı sıcaklığı ve kompresörün adyabatk verm le değşmn grafklerle göstermşlerdr Özgür (2008), Çalışmasında, O 2 n soğutkan olarak kullanıldığı br mobl klmlendrme sstemnn soğutma etknlk katsayısı ve sstem kompresörü çn gerekl enerj gereksnm değerlern belrlemştr Gaz soğutucu basıncı ve soğutkanın gaz soğutucudan çıkış sıcaklığı değerler değşken olarak almıştır O 2 n buharlaşma sıcaklığı +5 o, ç ısı değştrcdek kızdırma değer 10 o olarak alınmıştır Kompresörün zentropk verm değer 07 olarak alınmıştır Sstem elemanları çndek basınç kayıpları hmal edlmştr Bu değerler le oluşturulan matematksel modeln çözümü ve soğutkanın özellkler, br blgsayar programı yardımıyla elde etmştr Sstemden elde edlen soğutma tesr katsayısı değerlernn, gaz soğutucu basıncı ve soğutkanın gaz soğutucudan çıkış sıcaklığına göre br maksmum değere ulaştığı görülmüştür Gaz soğutucu basıncının yükselmes, SK değerlernn soğutkanın gaz soğutucudan çıkış sıcaklığı le daha az değşm göstermesn sağlamıştır Sonuçları grafkler yardımıyla sunmuştur Özgür vd (2008), Çalışmalarında O 2 l ısı pompası sstemlernn, aynı soğutma yükü çn, tek kademel ve çft kademel sıkıştırma hallernde enerj analzn yapmışlar, malyetler karşılaştırarak sonuçları grafksel olarak göstermşlerdr 19

31 3 MARYAL V YÖNM 31 Brnc yasa analz ermodnamğn brnc yasası enerjnn ncelğyle lgldr, enerjnn var veya yok edlemeyeceğn vurgular Bu yasa, br hal değşm sırasında enerjnn hesabını tutmak çn br yöntem ortaya koyar ve uygulamada mühends çn br zorluk çıkarmaz ermodnamğn knc yasası se enerjnn ntelğ le lgldr Br hal değşm sırasında enerjnn ntelğnn azalması, entrop üretm, ş yapma olanağının değerlendrlememes bu yasanın nceleme alanı çndedr O 2 l soğutma sstemne brnc yasanın uygulanmasının neden gaz soğutucu sıcaklığı, evaporatör sıcaklığı, aşırı kızdırma sıcaklığı ve kompresör verm gb sstem performansını etkleyen parametreler le OP değerlernn değşmnn ncelenmesdr Bu çalışmada soğutma sstemnn brnc yasa analz çn sstem elemanları ve sstemn değşken parametreler çzelge 31 de verlmştr Çzelge 31 Brnc yasa analz çn sstem elemanları ve tasarım parametreler Kompresör Pstonlu kompresör Genleşme valf ermostatk genleşme valf vaporatör İç çe borulu, ters akışlı ısı eşanjörü Kondanser İç çe borulu, ters akışlı ısı eşanjörü Aşırı soğutma eşanjörü İç çe borulu, ters akışlı ısı eşanjörü Aşırı kızdırma eşanjörü İç çe borulu, ters akışlı ısı eşanjörü Gaz soğutucusu sıcaklığı gs 25 º 55 º vaporatör sıcaklığı e -10 º 15 º Kompresör verm η % 70 % 95 Aşırı kızdırma sıcaklığı Δ s 0 º 15 º 20

32 Bu çalışmadak yapılan kabuller aşağıda belrtlmştr Soğutma sstemnde dolaşan soğutucu akışkan debs sabttr Sstem elemanlarından dış ortama ısı transfer olmadığı kabul edlmektedr Gaz soğutucusu ve evaporatördek basınç kayıpları hmal edlmş olup buralardak faz değşmler sabt basınçlarda gerçekleşmektedr Dış ortamdan evaporatöre ısı transfer olmayıp ısının tamamı ısıtma suyundan alınmaktadır Kompresördek sıkıştırma adyabatk olarak gerçekleşmektedr Kompresör ve boru hatlarındak basınç kayıpları hmal edlmştr Soğutucu akışkan genleşme valfnde sabt entalpde genleşmektedr Gaz soğutucusundan dış ortama ısı transfer olmayıp ısının tamamı soğutma suyuna verlmektedr Sstemn brnc yasa ve knc yasa analz çn genel denge denklemler ve her br sstem elemanı çn ayrı ayrı brnc yasa denklemler aşağıda verlmştr 32 Genel denge denklemler a) Kütlenn korunumu m m e (31) = e b) nerjnn korunumu + Q = ev e + W ev (32) e c) kserj denges [ 1 (0 / j) ] + Qev = e + W ev + j e (33) 21

33 321 Kompresör brnc yasa analz a) Kütlenn korunumu b) nerjnn korunumu m 2 m3 = = m (34) m2 h 2 + w c = m3 h 3 Wc = mr (h 3 h 2) (35) 322 Gaz soğutucu brnc yasa analz a) Kütlenn korunumu b) nerjnn korunumu m 3 m 4 = = m (36) m3 h 3 = m4 h 4 + Qc Qc = mr (h 3 h 4) (37) 323 Genleşme valf brnc yasa analz a) Kütlenn korunumu b) nerjnn korunumu m 4 m5 = = m (38) m 4 h 4 m5 h 5 h 4 = = h (39) 5 22

34 324 vaporatör brnc yasa analz a) Kütlenn korunumu b) nerjnn korunumu m 5 m 2 = = m (310) m5 h 5 + Q = m 2 h 2 Q = m r (h 2 h 5 ) (311) Sstemn yüksek basıncı P gs aşağıdak formülle hesaplanmıştır P gs = (2,778-0, ) 4 +0, ,34 (312) Adyabatk verm fades; (h η k = (h h - h 2 ) ) 2 (313) Olarak tanıtılmış ve kompresör çıkışındak gerçek soğutkan entalps (h 3 ) değer hesaplanmıştır Kompresör tarafından tüketlen enerj mktarı; W c r 3 2 = m& (h h ) (314) Akışkan debs; Q r 2 5 = m & (h h ) (315) gaz soğutucu ısıl yükü ; q gs = h 3 -h 4 (316) 23

35 Gaz soğutucudan ısı atımı esnasında soğutkan sıcaklığında oldukça büyük br değşm görülmektedr Dolayısıyla gaz soğutucudak ısıyı alan akışkanın sıcaklığında, kullanılan akışkan debsne bağlı olarak, büyük artışlar görüleblr Bu sayede gaz soğutucudan atılan ısının ntelk olarak yüksek ntelkl br ısı olması, O 2 soğutkanlı ısı pompalarının kurutma amacıyla da kullanımını mümkün kılmaktadır Soğutma etknlk katsayısı (OP) se; İfadesyle hesaplanmıştır OP = Q W (317) OP değernn hesaplanması, brnc kanun analznde, gaz soğutucusu sıcaklığı, evaporatör sıcaklığı, aşırı kızdırma sıcaklığı ve kompresör verm değşmler çn gerekldr 32 İknc yasa analz ermodnamğn knc yasası, tersnrlk ve entrop konularıyla yakın lşkl br kavram olarak 19 yy ın sonlarına doğru ortaya çıkmıştır Bununla brlkte son zamanlara kadar bu kavramın termodnamk uygulamalarında kullanımı çoğunlukla göz ardı edlmştr Günümüzde se enerj transfernn bulunduğu tüm blm dallarında hakkında cdd makalelern yazıldığı, buna laveten, sanaynn de verm ve kayıpların düşürülmes vb konular anlamında yakınlaştığı öneml br termodnamk konusu halne gelmştr ermodnamk te karşılaşılan brçok problemn çözümü çn brnc yasa tek başına yeterl gelmemekte; bu nedenle entrop ya da kullanılablrlk kavramlarının yer aldığı knc yasanın kullanımına htyaç duyulmaktadır Her ksnn (entrop ve kullanılablrlğn) brbrn tamamlayan kavramlar olmalarının yanında, bazı durumlarda entrop ya da kullanılablrlğn tek başına 24

36 kullanımı; hesaplama kolaylığı, daha sağlıklı sonuçlar verme gb nedenlerden dolayı terch edleblmektedr kserj term lk kez 1956 da Rant tarafından kullanılmıştır Kullanılablr enerj fades lk kez 1871 de Maxwell tarafından kullanılmıştır Daha sonra Gbbs, Gouy s, Stodola ve Keenan bu fadey genşletmş ve gelştrmşlerdr Günümüzde Avrupa ve Japonya da kullanılablrlk yerne ekserj termnn kullanılması yönünde br eğlm bulunmaktadır Br sstemn ölü halde olması, çevresyle termodnamk dengede bulunması anlamına gelr Ölü haldeyken sstem, çevre sıcaklık ve basıncındadır Ölü hal sıcaklığı 25, basıncı kpa dır 321 ersnmezlk Nedenler An ısı transfernn yanı sıra tersnmezlklere yol açan dğer bazı durumlar aşağıda lstelenmştr 1 Sonlu sıcaklık farklarında meydana gelen ısı transferler 2 Gazların veya sıvıların daha düşük basınçlara an genleşmeler 3 An meydana gelen kmyasal reaksyonlar 4 Farklı konsantrasyon ve hallerdek maddelern an karışımları 5 Sürtünme 6 Br drençten akan elektrk akımı 7 lastk olmayan deformasyon 322 Çeştl ekserj tanımları kserj, tersnmez sstemler veya süreçlerde, entrop üretmnn neden olduğu kullanılablr enerj kaybını belrleyen br fadedr (Hepbaşlı, 2008) 25

37 kserj, sstemn çevresyle etkleşm sonucu, ısı transfernn sadece çevreyle olması durumunda elde edleblecek maksmum teork yararlı ştr (Bejan vd, 1996) kserj, herhang br maddenn çevresyle tersnr anlamda termodnamk denge halne gelmes esnasında elde edleblecek maksmum ştr (Szargut, 1988) kserj, enerjnn tamamen dğer enerj şekllerne dönüşeblen kısmıdır (Rant, 1964) Br enerj şeklnn ya da maddenn ekserjs, onun çevre üzernde değşm yapablme potansyel, kaltes ya da kullanışlılığının br ölçüsüdür (Dncer, 2002) kserj, gazlarda, sıvılarda ya da br kütlede, herhang br referans ortama göre var olan dengeszlğn neden olduğu ş potansyeldr (Ahern, 1980) Br termodnamk sstemn ekserjs, sstemn sadece çevresyle etkleşm durumunda, sstemn çevresyle tümüyle termodnamk denge halne gelrken elde edleblecek maksmum teork yararlı ş (mekank veya elektrk ş) olarak tanımlanır (satsarons, 2007) kserj belrl br enerjye sahp akışkanın çevre şartlarına ndrgenerek kendsnden maksmum ş elde edlmesne denr (Özkaymak, 1998) kserj termodnamğn knc yasasına dayanmaktadır Sstemde gerçek kayıpların nerede meydana geldğ ve bu kayıpların nasıl en aza ndrleceğ ekserj analzler yoluyla bulunablr Mevcut br çevrede, belrl br başlangıç durumu le br sstemden alınablecek maksmum ş, ekserj olarak tanımlanır Br kaynaktan alınan enerjnn kullanılablecek üst sınırının blnmes ve sstem tasarım ya da yleştrmelernde bunun göz önünde bulundurulması enerjnn ne kadar y ve verml br şeklde kullanılableceğnn br gösterges olmaktadır kserj analzler, enerjnn kullanıldığı tüm sstemler çn geçerldr Bu analzlerde sstem elemanları, tek başlarına olabldğ gb bütün olarak ta değerlendrleblmekte, yeternce y çalışmayan elemanların belrlenmes, bu elemanların daha gelşmş olanlarıyla 26

38 değştrlmes ya da başka br takım düzenlemelerle sstem ekserj vermnn stenlen sevyeye çıkarılması mümkün olablmektedr Bu tp analzlern avantajlarından br, sstemn mevcut ekserj verm le yapılması gerekl düzenlemelern ve sstem üzerndek değşklklern sonucundak ekserj vermlernn şletmeye herhang br malyet getrmeden belrleneblmesdr ermodnamğn knc yasası enerjnn ntelğ le lgldr Br hal değşm sırasında enerjnn ntelğnn azalması, entrop üretm, ş yapma olanağının değerlendrlememes bu yasanın nceleme alanı çersndedr Bu yasa karışık termodnamk sstemlern optmzasyonu çn güçlü br araçtır Brnc yasa vermn mühendslk sstemler çn tek başına br başarı ölçüsü olamayacağı görüleblmektedr Bu yeterszlğ gdereblmek çn knc yasa verm tanımlanmaktadır İknc yasa verm, gerçek ısıl vermn, aynı koşullarda olablecek en yüksek (tersnr) ısıl verme oranıdır η th η ıı = ( sı makneler çn) (318) ηth, tr ersnr ş, belrl k hal arasındak hal değşm sırasında br sstemden elde edleblecek en çok yararlı ştr W tr le gösterlr Gerçek ş le çevre ş arasındak fark da yararlı ş olarak tanımlanır ve W y le gösterlr İknc yasa verm, makneden elde edlen yararlı şn elde edleblecek en çok şe (tersnr) oranı olarak da tanımlanablr Wy η th = (İş yapan makneler çn) (319) W tr Bu tanım daha geneldr çünkü çevrmlern dışında türbn, pston-slndr vb sstemlerdek hal değşmlerne de uygulanablr İknc yasa verm, kompresör ve soğutma makneler gb ş gerektren makneler çnde tanımlanablr Bu durumda knc yasa verm gerekl en az şn (tersnr), yapılan yaralı şe oranıdır 27

39 W tr η ıı = (İş gerektren makneler çn) (320) Wy Soğutma maknes ve ısı pompası çn knc yasa verm, etknlk katsayısı le fade edleblr OP η ıı = (soğutma makneler ve ısı pompaları) (321) OP tr İknc yasa vermn tanımlamadak amaç tersnr hal değşmlerne hang ölçüde yaklaşıldığını belrtmektr Bu bakımdan knc yasa vermnn değer en kütü durumda sıfır ( kullanılablrlğn tümüyle yok edlmes), en y durumda br (kullanılablrlğn tümüyle korunması) olacaktır Bu yüzden knc yasa verm; (322) Şeklnde tanımlanablr(çengel, 1994) ersnmezlk, şe dönüştürüleblecek olan fakat dönüştürülemeyen enerjy gösterr ermodnamk tersnmezlklerden dolayı ekserj sürekl olarak azalır (Kaynaklı vd, 2003) 33 Kompresör knc yasa analz Kompresörün dış ortama ısı transfer olmadığı kabul edlmştr Kompresörün tek kademel sıkıştırma yaptığı durum çn analzler yapılmıştır ntrop üretmn hesaplamak çn aşağıdak formül kullanılmıştır m 2 s 2 + S0 = m3 s3 S0 = m(s3 s 2 ) (323) = 0S0 (324) 28

40 Burada brm zamanda yok olan ekserjy yan tersnmezlğ, 0 çevre sıcaklığını, S 0 entrop üretmn temsl etmektedr 2 W c = 3 + des 2 + W c = (325) [ h ) (s s )] 3 = m (h (326) [ h ) (s s )] 2 = m (h (327) [ h ) (s s )] ( 3 2 ) = m (h (328) η c = W deal/ W gerçek (329) Sstemn tüm elemanları çn grş ve çıkış özgül ekserjler hesaplanırken ( ) denklemlernden yararlanılmıştır e 1 = h 1 h 0 0 ( s 1 s 0 ) (330) e 2 = h 2 h 0 0 ( s 2 s 0 ) (331) e 3 = h 3 h 0 0 ( s 3 s 0 ) (332) e 4 = h 4 h 0 0 ( s 4 s 0 ) (333) e 5 = h 5 h 0 0 ( s 5 s 0 ) (334) Burada e özgül ekserjy, 0 çevre sıcaklığını, s 0 entrop üretmn göstermektedr Kompresördek tersnmezlk; & r e 2 + W c = m& re 3 (335) m + denklem le hesaplanmıştır 29

41 Denklemdek, kompresörden brm zamanda kaybolan ekserjy, yan tersnmezlğ göstermektedr 34 Genleşme valf knc yasa analz ntrop üretmn hesaplamak çn aşağıdak formül kullanılmıştır m 4 s 4 + S0 = m5 s5 S0 = m(s5 s 4 ) (336) = S (337) GV = 5 + des 4 = 5 GV (338) + [ h ) (s s )] 5 = m (h (339) [ h ) (s s )] 4 = m (h (340) Genleşme valfndek tersnmezlk; & r e 4 = m& re 5 GV (341) m + denklem le hesaplanmıştır 35 Gaz soğutucu knc yasa analz ntrop üretmn hesaplamak çn aşağıdak formül kullanılmıştır m 3 s3 S0 = m 4 s 4 + Qc/ 0 S0 = m(s 4 s3) + + Q / (342) c 0 = 0 S 0 (343) 30

42 3 4 + des + Qc 3 = = Q (344) c [ h ) (s s )] 4 = m (h (345) [ h ) (s s )] 3 = m (h (346) Gaz soğutucudak tersnmezlk; Q m + GS & rs 3 + SGS = m& rs 4 (347) 0 GS = SGS0 (348) Denklemler le hesaplanmıştır 36 vaporatör knc yasa analz ntrop üretmn hesaplamak çn aşağıdak formül kullanılmıştır m 5 s 5 + S0 + Q / 0 = m 2 s 2 S0 = m(s 2 s5) Q / 0 (349) = 0 S 0 (350) 5 Q = 2 + des 5 + Q = (351) [ h ) (s s )] 5 = m (h (352) [ h ) (s s )] 2 = m (h (353) 31

43 vaporatördek tersnmezlk; Q + m& s (354) & rs5 + S = 0 m r 1 = S (355) 0 denklemler le hesaplanmıştır 37 oplam tersnmezlk Sstemdek bütün bleşenlern tersnmezlk değerler belrlendkten sonra sstemn toplam tersnmezlğ aşağıdak denklem le hesaplanır toplam = + + GS + GV + AK (356) 38 İknc yasa verm m r e e η = & ( 5 2 ) (357) W c Sstemn knc yasa verm yukarıdak denklemden elde edlmştr 32

44 39 ermoekonomk optmzasyon ndüstryel uygulamalar açısından termoekonomk analzler önem arz etmektedr ermodonamğn brnc kanunu ç enerj ve entalp kavramlarının yanı sıra termodnamğn knc kanunu entrop ve ekserj kavramları günümüzde daha yaygın olarak kullanılmaktadır emodnamğn knc kanunu le yapılan analzlerde temel amaç; termodnamk kayıplara yol açan sstem bleşenler ve kayıplar belrlendkten sonra, seçlen parametrey optmze etmektr Br sstem çn, ekserj gderler le sermaye malyet gderler arasında sstemn malyetn en aza ndrmek termoekonomk optmzasyonun amacıdır Optmzasyon prosedüründe ekserj metodunun kullanılmasının avantajı, sstemn çeştl elemanlarının tek tek optmze edleblmesdr ermoekonomk analz sstem bleşenlernn enerj ve malyet blançosunu, sstem ömrünü de dkkate alınarak uzun yıllar bazında değerlendrme olanağı yaratmaktadır Bu sayede; sstemn lk yatırım, şletme (elektrk) ve bakım onarım gb masraflarının tümüne, çalışma malyetlernn nasıl etk ettğ değerlendrleblmektedr Sstemn toplam malyetn mnumuma ndrecek dzayn koşulları termoekonomk optmzasyon prenspler çerçevesnde belrleneblmektedr İlk olarak optmzasyon prosesnde kullanılacak sstem parametreler seçlr, sonra tersnmezlk eştlkler ve sonunda her bleşenn termoekonomk olarak lşkler elde edlr (Dngeç, 1999) Matematksel modeller ve smülasyon programlarına dayanan optmzasyon teknklernden farklı olarak termoekonomk analzler sstemn tüm termodnamk ve ekonomk vermn arttırmaya yarayan yapısal değşmler hakkında önerler ve göstermler sunar (D Accada,1998) Optmzasyon uygulamalarında dkkat edlecek husus, parametrelern doğru ve uygun olarak seçmdr 33

45 310 Yapısal bağ katsayıları (SB) İncelenecek br ısıl sstemn ekserj analz tanımlandığında, belrlenen çeştl ekserj akışlarının ve tersnmezlklern karşılaştırılması, sstem yapısının rdelenmesnde öneml br başlangıç oluşturur Ancak çeştl seçeneklern karşılaştırılmasında lk aşama olan alt sstemlern ve optmze edlecek parametrelern seçm, yakın zamana kadar büyük ölçüde sezgye dayanmaktaydı Bunun yetersz kaldığı durumlarda bütün olasılıkları gelşgüzel yada sstematk olarak oluşturup ncelemek yöntemne başvurmak gerekyordu Son yıllarda gelşen yapısal bağ katsayıları yöntem bu konuda sağlanan öneml br lerlemedr Bu katsayıların belrlenmesyle, seçlen br parametredek değşmeden kaynaklanan bölgesel tersnmezlk ve ekserj akışlarındak değşmenn, tüm sstemde oluşan tersnmezlk veya ekserj grdsndek değşmeye oranı ortaya çıkmaktadır Beyer n başlattığı ve sürekl gelşmekte olan bu metot, sstem yapısının rdelenmes, elemanların optmzasyonu ve fyatlandırma hesaplarında yararlı olmaktadır Düzgün rejmde şleyen br sstem (soğutma sstem, ısıtma sstem) ve onu oluşturan elemanları (ısı eşanjörler, kompresör) göz önüne alınacak olursa, sstemn herhang br k elemanının tersnmezlğ k nın ve toplam tersnmezlk nn sstem parametres x ye bağlı olarak oransal değşm (Kotas, 1985) x σ k, = (358) k x olarak fade edlr ve k elemanının x değşken açısından yapısal bağ katsayısı olarak tanımlanır Burada, k, sstemdek k ıncı elemanın tersnmezlğ, x, sstem parametres, σ k,, sstemdek k ıncı elemanın tersnmezlğn etkleyen x sstem parametresnn yapısal bağ katsayısıdır Burada sstemn denge durumunda olduğu ve ssteme gren enerjnn değşmez kaltede olduğu kabul edlmektedr Böylece sstem tersnmezlğndek azalma, doğrudan gerekl grd azalmasını vermektedr x, parametresndek br değşmn sstem üzerndek etks, çıkış ekserjs sabt ken grştek ekserj mktarını değştrr 34

46 SB değerler, mümkün olan farklı değer aralıkları çn ayrı br önem kazanır SB çn yapılan bast br rdeleme aşağıdak sonuçları ortaya koymaktadır a) σ 1 k, > x değern değştrerek k elemanındak ekserj kaybı değştrlrse (azaltılırsa) bütün sstemdek ekserj kaybı daha büyük oranda değşyor (azalıyor) demektr Bu durumda lk olarak k elemanını optmze edlmeldr Çünkü sstem en çok etkleyen elemandır b) σ 1 k, < Bütün sstemdek br performans artışı, k elemanının performansından az olmaktadır, yan x parametresnn k elemanında ekserj kaybını azaltan br değşm, k dışındak elemanlarda daha büyük oranda ekserj kaybına neden olmaktadır k ıncı elemanın tersnmezlğn azalması, dğer elemanların tersnmezlğn arttırır Bu durumda x değernn değşmyle bütün sstemde sağlanacak yarar sınırlıdır (stenmeyen sstem yapısı) c) σ 0 k, = k ıncı elemanın performansının arttırılması, dğer elemanların performansının azalmasıyla dengelenr Böylece sstem verm etklenmez d) σ 0 k, < x parametres, dğer elemanları k ıncı elemandan daha çok etkler k ıncı elemanın tersnmezlğnn azaltılması, dğer elemanların tersnmezlğn büyük oranda arttırır (Koçoğlu, 1993) 311 ermoekonomk optmzasyon denklem Sstemn ekserj balansı dkkate alındığında, sstemn tersnmezlğnn değşmnn, grştek ekserj değşmne eşt olduğu tespt edlr (Kotas, 1985) & = & &, & çııkı = sbt (359) grş cııkı Δ & = Δ& (360) grş 35

47 denklemne göre, sstemn tersnmezlğnn değşm, grştek ekserj değşmne eşttr Optmzasyon çn amaç fonksyon, yıllık toplam şletme malyetn çeren denklemdr (Kotas, 1985) = + + = n n n op b x a x t x ) ( ) ( ) ( (361) Denklemler (359) ve (361) n, x sstem parametresne göre türevler alınırsa; n x x = (362) = + = n n n op x a x t x (363) Denklem (362), (363) denklemnde yerne konursa: = + = n n op x a x t x (364) (364) numaralı denklemn sağ tarafındak knc term tekrar düzenlenrse: k n n x a x a x a + = = = ' (365) Bu denklemde l k dır Yan l altsmges, optmzasyonun uygulandığı eleman harç sstemn herhang br elemanını temsl etmektedr Bu denklemn sağ tarafındak lk term tekrar düzenlenrse; = = = n 1 1 k 1 k n ' ' ' ' x x (366)

48 37 Buradan da = = ξ n 1 1 k 1 k, ' ' (367) elde edlr k, ξ le fade edlen term sermaye malyet katsayısıdır (364), (365), (366) ve (367) numaralı denklemler tekrar düzenlenrse; k k k n op x a x a x t x + + =, ξ (368) Denklem (358) den; k k x x =, σ (369) Denklem (368), denklem (369) da yerne konursa; k k k k k n op x a x a x t x + + =,, ξ σ (370) Denklem elde edlr Denklemn sağ tarafındak lk term, tersnmezlğn toplam malyetnn x parametres le değşmn göstermektedr, knc term, optmze edlen elemanın tersnmezlğnn değşmyle dğer elemanların malyetndek değşm göstermektedr Üçüncü term se optmze edlen elemanın malyetnn x parametres le değşmn temsl etmektedr Denklem (370) tekrar düzenlenrse, k k k op k n op x a x t a t x + + =,, ξ σ (371) k k k op x a x t x + =, (372)

49 Burada, k, term; k, a = nσk, + ξk, (373) t op şeklnde tanımlanmıştır ve lokal tersnmezlk brm malyetdr (Kotas, 1985) oplam malyet y optmze etmek çn denklem (372) sıfıra eştlenrse; k x opt c a = t op k, x k (374) denklem elde edlr Bu denklem, sstemn k nıncı elemanının x parametresne göre termoekonomk optmzasyon denklemdr Değşk sstem elemanlarındak tersnmezlklern termoekonomk eştszlğnn br belrts olan lokal tersnmezlk brm malyet k, le optmzasyon eştlğ, tüm sstem yerne sadece optmze edlecek sstem elemanının parametresn çerr Sermaye malyet katsayısı ζ k, se, optmze edlen elemanın dışındak elemanların sermaye malyet değşmn gösterr (Kotas, 1985) 312 ermoekonomk optmzasyon prosedürü Optmzasyon uygulamalarında en öneml karar, parametrelern doğru ve uygun olarak seçmdr Optmze edlen k elemanını etkleyen k (x ) ve k (x ) fonksyonları le x parametresne göre türevlernn hesaplanmasına olanak sağlayan parametrelern seçlmes, gerekyorsa oluşturulması lazımdır Bu konuda tecrübe ve deneme-yanılma şlem kolaylaştırır Mevcut çalışmalar, ısı eşanjörler çn toplam ısı transfer alanının uygun br parametre olduğunu göstermştr oplam malyet, bell br sstem çn ısı transfer alanı cnsnden yazılablr ersnmezlk kaybı le alan arasındak lşk, ısı eşanjörü geometrk optmzasyonu yapılırken elde edlr ürbn, kompresör gb elemanlar çn se zentropk verm uygun parametredr (İler, 1990) 38

50 Herhang br eşanjör dzaynı çn sermaye malyet genellkle, eşanjörün ısı transfer alanının fonksyonu olan br denklem le belrtlr Buradan hareketle, k = k (A k ) gb br denklemden k /A k türev elde edleblr Dğer br gerekl fonksyon olan k = k (A k ), verlen çalışma şartları çn eşanjörün ısı transfer karakterstklernden formüle edleblr Denklem (374) n grafksel çözümü Şekl 31 de gösterlmştr Şekldek k eğrnn kesşm noktası, optmum ısı transfer alanı (A k ) opt nın değern belrler sı transfer alanı (A k ) opt dan ( k ) opt ve ( k) opt gb özellkler de belrleneblr (Kotas,1985) Şekl 31 sı eşanjörünün optmum ısı transfer alanının grafksel olarak belrlenmes (Kızılkan, 2004) Br sstemn herhang br elemanı optmze edldğ zaman, ürünün brm malyetnn azalma olasılığının olup olmadığını belrlemek çn, optmzasyon prosedürü dğer elemanlara da uygulanır Genel olarak, sstemn elemanları arasındak ortak etkleşmden veya bağlardan dolayı, bu tp br optmzasyon mutlaka tekrarlanarak yapılmalıdır Bu optmzasyon teknğnde ssteme gren ekserj, kompresör vasıtasıyla elektrk enerjsnn verlmes olarak kabul edlmştr İşletme malyet, elektrk enerjs tüketmyle hesaplanacaktır 39

51 Sstem elemanlarının termoekonomk optmzasyonu 3131 vaporatör çn genel termoekonomk optmzasyon eştlğ ermoekonomk optmzasyon eştlğ denklem 374, evaporatör çn yazılırsa; op opt A t a A = (375) Bu denklemdek fadelern açılımları yazılırsa; op n t a ξ + σ = (376) 1 A A = = σ (377) + = ζ GS GS GS AK AK AK A A A A (378) Sermaye malyet katsayısı olan denklem 378 dak termler ayrı ayrı yazılırsa; gs gs gs gs gs gs gs gs A A A A A A σ = = = (379) ak ak ak ak ak ak ak ak A A A A A A σ = = = (380)

52 V = 0 (381) Denklem 381 de, genleşme valf malyetndek değşm tersnmezlk oranından etklenmez, çünkü genleşme valfnn malyet dğer malyetlere göre çok düşüktür Bu yüzden genleşme valf malyetndek değşm sıfır alınarak hmal edlmştr Optmzasyon prosedürünün tümünde bu kabul uygulanacaktır ζ A = A AK AK AK + A A GS GS GS (382) Denklem elde edlr bu denklem evaporatör çn termoekonomk optmzasyon denklemdr A opt = a op n σ 1 A + A AK AK AK + A A gs gs gs σ A (383) 3132 Gaz soğutucusunun termoekonomk optmzasyon eştlğ vaporatör çn uygulanan şlemler gaz soğutucu çnde uygulanırsa, gaz soğutucu çn termoekonomk optmzasyon eştlğ ortaya çıkar A gs gs opt = t op a gs gs (384) A gs 41

53 A gs gs opt = a op n σ gs 1 A + A AK AK AK + A A σ gs A gs gs (385) 3133 Aşırı kızdırma eşanjörü çn genel optmzasyon denklem vaporatör çn uygulanan şlemler aşırı kızdırma eşanjörü çnde uygulanırsa, aşırı kızdırma eşanjörü çn termoekonomk optmzasyon eştlğ ortaya çıkar A AK AK opt = t op a AK AK (386) A AK A AK AK opt = a op n σ AK 1 A + A gs gs gs + A A σ AK A AK AK (387) 314 Sstem elemanlarının formülasyonu Denklem 388 dek toplam tersnmezlk eştlğ kullanılarak her br elemanın türev bulunablr (Kızılkan,2004) 0 K gs A gs LMD gs = ln p1 p2 p1 p2 + K A LMD e2 e3 ln e2 e3 K A + m c ln ak e pe me ak LMD ak c pe e2 (388) 3141 Gaz soğutucu A gs = A gs gs K gs AgsLMDgs = 0 ln Ags p 1 p2 p1 p2 (389) 42

54 A gs = A gs gs K gs LMDgs = 0 ln p 1 p2 p1 p2 (390) 3142 vaporatör A = A K A LMD = 0 ln A e 2 e3 e2 e3 (391) A = A K LMD = 0 ln e 2 e3 e2 e3 (392) 3143 Aşırı kızdırma eşanjörü A AK = A AK AK = 0 e2 K K 1 AK AK LMD e e AK A AKLMD m cp e2 AK (393) ermoekonomk optmzasyon sermaye yleşme katsayısı aşağıdak denklemle hesaplanır (Kotas, 1985) N c fy(1 + fy) a = (394) N (1 + fy) 1 ƒ y, yıllık faz oranı (%35) N, sstemn kendsn amort etme süres (10 yıl) n = 0912 $/kwh op = 1000 saat/yıl Kompresörlü teork soğutma çevrmnn her br elamanı çn termoekonomk optmzasyon eştlkler aşağıda verlmştr Bu denklemler kullanılarak optmum eşanjör alanları tespt edlr 43

55 44 c n op a t G = (395) p2 p1 p2 p1 gs gs 0 gs gs c 1 )Ln LMD K ( A G = (396) p2 p1 p2 p1 gs gs 0 1 )Ln LMD K ( 516,621 G = (397) e3 e2 e3 e2 e e 0 e e c 2 )Ln LMD K ( A G = (398) e3 e2 e3 e2 e e 0 2 )Ln LMD K ( 309,143 G = (399) = e su e ak ak ak e ak ak ak ak c cp m LMD A K L K A G & (3100) = ,143 e su e ak ak ak e ak ak cp m LMD A K L K G & (3101)

56 Bu çalışmada, ısı eşanjörü tasarımı yapılırken ortalama logartmk sıcaklık farkı yöntem (Logarthmc Mean emperature Dfference, LMD) kullanılmıştır Kompresörlü teork soğutma sstemnn ç çe borulu ısı eşanjörler çn genel ısı transfer denklemler (Rohsenow ve Hartnett, 1973); Q = K A LMD (3102) Q = m& c pδ (3103) K = 1 h 1 δ w + k w 1 + h 0 (3104) Yukarıdak denklemlerde h, ısı taşınım katsayısını, δw, boru et kalınlığını, kw, borunun ısı transfer katsayısını, alt nds grş, o alt nds de çıkışı, h ve c alt ndsler se sıcak ve soğuk akışkanları göstermektedr sı letm katsayıları denklem 3104 den hesaplanmış ve çzelge 32 de gösterlmştr Çzelge 32 Ortalama ısı letm katsayıları sı letm katsayısı, K (kw/m 2 K) K e 0,9982 K ak 0,3993 K gs 1,348 Analz yapılan soğutma sstemndek ısı eşanjörlernn sıcaklık dağılım profller şekl 35 de gösterlmştr 45

57 Şekl 32 sı eşanjörlernn sıcaklık dağılım profller ( ) ( ) h, e,0 h,0 LMD = (3105) h, e,0 ln h,0 e, e, Sıcaklık profllerne göre, tüm ısı eşanjörler çn ortalama sıcaklık farkı değerler denklem 3105 e göre belrleneblr ( ) ( ) e2 1 e3 5 LMD = (3106) e2 1 ln e3 5 ( ) ( ) e1 2 e2 1 LMDAK = (3107) e1 2 ln e

58 LMD gs ( 3 p 1) ( 4 p2 ) [( ) ( )] = (3108) ln 3 p1 4 p2 Her br sstem elemanlarının türevler alınarak termoekonomk optmzasyon eştlklerne yazılırsa; A gs gs opt gs Ags = G + G + 2 G 3 (3109) B 516,621 = G + G2 + G (3110) gsopt 3 A opt A = G + G1 + G 3 (3111) B 309,143 = G + G1 + G (3112) opt 3 lde edlr Bu denklemler, teork soğutma sstemnn her br elemanı çn termoekonomk optmzasyon eştlklerdr Bu denklemler kullanılarak optmum eşanjör alanları tespt edlr ve optmum sstem yapısını oluşturan parametreler belrlenr şanjör alanları ve bunlara karşılık gelen eşanjör malyetler hesaplanırken aşağıdak denklemler kullanılmıştır (Kızılkan, 2004) GS = A = A K (3113) (3114) 47

59 315 Krtk nokta üstü çevrml O 2 soğutma sstemlernde optmum gaz soğutucu basıncı çn br korelâsyon Krtk nokta üstü karbondokst (R744) soğutma çevrmlernde, gaz soğutucu basıncı sstemn enerj ve ekserj vermllğ açısından çok öneml br tasarım parametresdr Optmum gaz soğutucu basıncı, R744 soğutkanı çn sstemdek buharlaşma sıcaklığının ve gaz soğutucudan çıkış sıcaklığının br fonksyonudur lde edlen korelasyon 25 o < b < 0 o ve 30 o < gs,ç < 55 o aralıkları çn geçerldr Bu buharlaşma ve gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları aralıklarında, optmum gaz soğutucu basıncı değerler üç boyutlu grafk yardımıyla sunulmuştur le alınan buharlaşma sıcaklığı aralığı, lteratürdek çalışmalardan daha genş olması yönüyle önem arz etmektedr Lteratürde optmum gaz soğutucu basıncı çn verlen br korelasyon le bu çalışma sonucunda elde edlen korelasyonun karşılaştırması da sunulmuştur Küresel ısınma gerçeğnn günümüzde cdd boyutlara ulaşması, enerj tüketen ve sera etks oluşturan gazları atmosfere verme potansyeller olan soğutma sstemler ve klmalar gb chazlar le lgl br takım yenlkç fkrler ortaya çıkarmıştır Bunların başında sstem çersnde kullanılan soğutucu akışkanların O 2 (R-744) le değştrlmes gelmektedr F (Kloroflorokarbon) ve HF (Hdrokloroflorokarbon) olarak adlandırılan soğutkanların ozon tabakasını delmes ve yüksek küresel ısınma potansyellerne (GWP) sahp olmaları sebepler le 1996 yılından bu yana yen kurulan sstemlerde kullanımları yasaklanmıştır (Özgür ve Bayrakçı, 2008) Bu sebeple soğutma sstemlernde kullanılacak akışkanlar açısından br alternatfe htyaç duyulmuş ve ozon tabakasını delme potansyel (ODP) sıfır olan ve HF (Hdroflorokarbon) olarak adlandırılan soğutkanlar kullanılmaya başlanmıştır Fakat bu akışkanların GWP değerlernn oldukça yüksek olması ve bu akışkanların atmosfere salınmaları veya kaçak yolu le karışmaları küresel ısınmanın temel sebeplernden brn oluşturmuştur Bundan dolayı, HF akışkanların kullanımı konusunda da yakın gelecekte br yasaklanma beklenmektedr İlk yasak, en çok blnen HF akışkanlardan olan, HF-134a çn Danmarka da 2007 yılında getrlmştr (Bellstedt vd, 2002) Bu yasak 10 kg ın üstünde soğutkan çeren sstemlerde HF-134a kullanımını yasaklamaktadır Ayrıca 2011 yılından tbaren Avrupa Brlğ üyes ülkelerde araç klması sstemlernde HF-134a kullanımı 48

60 yasaklanacaktır ve bu akışkan yerne R-744 kullanılacaktır (Neksa, 2004) Otomotv endüstrs bu konu üzernde yoğun araştırmalara devam etmektedr HF-134a soğutkanının GWP değernn 1300 ve O 2 soğutkanının GWP değer se 1 dr Bu aradak fark, otomobl klmaları gb çevreye soğutkan emsyonu kaçırma htmal yüksek olan sstemlerde HF-134a kullanımının durdurulmasına neden olmaktadır O 2 kullanılan soğutma sstemlernn vermllğ arttırılması çn brçok çalışma yapılmaktadır Ayrıca bu sstemler çersndek basınç, konvansyonel sstemlere göre daha yüksektr Konvansyonel sstemlerde yoğuşturucu olarak adlandırılan parça yerne krtk nokta üstü R-744 çevrmlernde gaz soğutucu kullanılmaktadır Sstemden ısı atımı, karbondokstn krtk nokta basıncının ve sıcaklığının üstünde (P kr = 738 MPa, kr = 311 o ) olmaktadır Bundan dolayı, karbondokst bu süreçte yoğuşmamaktadır ve karbondokstn sıcaklığı, gaz soğutucu çnde sürekl azalarak değşmektedr Yoğuşma se kısma valfne gren kızgın karbondokst buharının, kısma valf çıkışında ıslak buhara dönüşmes le olmaktadır Sstemn detayları le lgl daha ayrıntılı blgler, lgl lteratürün ncelenmes le elde edleblr (Neksa vd, 1998, Lapradt vd 2008, Rozhentsev ve Wang, 2008, Groll ve Km, 2007, Km vd, 2004, Bullard vd, 2005) Krtk nokta üstü O 2 çevrmlernn vermllğ açısından gaz soğutucu basıncı ve gaz soğutucudan çıkan O 2 n sıcaklığı çok büyük öneme sahptr (Özgür, 2008) Bu sstemlern enerj ve ekserj vermler, belrl br gaz soğutucu basıncında optmum br değere ulaşır Bu optmum değer aynı zamanda dğer tasarım ve çalışma parametrelerne göre de artma ve azalma eğlm gösterr Kauf tarafından 1999 yılında yapılan br çalışmada optmum gaz soğutucu basıncını sadece çevre havası sıcaklığına bağlı olarak sunmuştur (Kauf, 1999) Kauf tarafından önerlen korelasyon; P opt,gs = 26 çevre (3115) şeklndedr Bu fade sadece 35 o le 50 o çevre sıcaklıklarında geçerldr hen ve Gu tarafından 2005 yılında yapılan br çalışmada, optmum gaz soğutucu basıncı 49

61 yne çevre havası sıcaklığına bağlı olarak verlmştr ve P opt,gs = A çevre + B (3116) fades le matematksel olarak sunmuşlardır (hen ve Gu, 2005) Burada A ve B sabt katsayıları fade etmektedr Yne bu fade 30 o le 50 o çevre sıcaklıklarında geçerldr Lao vd tarafından 2000 yılında yapılan br çalışmada se optmum gaz soğutucu basıncı; P opt,gs = ( b ) 4 + (0381 b 934) (3117) fades le sunulmuştur (Lao vd, 2000) Burada b, O 2 n buharlaştırıcıdak buharlaşma sıcaklığı ve 4 se O 2 n gaz soğutucudan çıkış sıcaklığıdır ve şekl 13 de görülen P-h dyagramındak 4 noktasının sıcaklığını fade etmektedr Bu korelasyon 10 o < b < 20 o ve 30 o < 4 < 60 o aralığında geçerldr Bu çalışmanın amacı, krtk nokta üstü O 2 çevrmlerne göre çalışan soğutma ve ısı pompası sstemlernn vermllğ açısından büyük br öneme sahp olan optmum gaz soğutucu basıncı değern, buharlaşma ve O 2 n gaz soğutucudan çıkış sıcaklığına göre hassas olarak veren yen br korelasyon sunmaktır Bu çalışmada ele alınan buharlaşma sıcaklığı aralığı se lteratürdek çalışmalara göre daha genş seçlmştr ( 25 o < b < 0 o ) Böylelkle dern soğutma uygulamalarındak buharlaşma sıcaklıkları aralıkları da dkkate alınmıştır O 2 n gaz soğutucudan çıkış sıcaklığı aralığı se 30 o < 4 < 55 o olarak seçlmştr Bu sıcaklığın 55 o değernn üstüne çıkması durumunda sstem verm çok düşük değerlere ulaşmaktadır Günümüzde genellkle su soğutmalı gaz soğutucular le çalışan O 2 soğutma sstemlernde, O 2 n gaz soğutucudan çıkış sıcaklığının 55 o değernn üstüne çıkması olağan br durum değldr Krtk nokta üstü O 2 soğutma çevrm çn optmum gaz soğutucu basıncının hesaplanması amacıyla tek kademel br çevrm ele alınmıştır Çevrmde sstem elemanları çersnde oluşan basınç kayıpları hmal edlmştr O 2 n hacmsel ısı 50

62 transfer kapastes, q v, yüksek br akışkandır Km vd tarafından bu kapaste 0 o çn kj/m 3 olarak verlmştr Bu değer F, HF, HF ve H akışkanların volümetrk ısı transfer kapastelerne göre 3-10 kat daha yüksektr (Km vd, 2004) Bu sebeple aynı kapaste değerler çn, O 2 soğutkanlı sstem boyutları, dğer konvansyonel sstemlern boyutlarına göre küçüktür Ayrıca sstemdek O 2 debs, sstemn çalışma şartlarına bağlı olarak değşkenlk arz eder ve konvansyonel akışkanlı sstemlere göre düşüktür Bu durumda da sürtünme sebeb le gerçekleşen basınç kayıplarının çok az olmasına neden olmaktadır Çevrmde aşırı kızdırma değer 10 o olarak alınmıştır Bu değer brçok O 2 çevrml sstemler çn uygundur Bu değern daha da arttırılması, kompresör çıkışındak O 2 sıcaklığını da arttıracağından dolayı stenmez Aks takdrde kompresör yapısında bozulmalar olablr Bu şeklden de görüldüğü gb O 2 gaz soğutucu da sıvı hale getrlmemektedr ve O 2 nn sıcaklığı bu süreç boyunca değşkendr Kompresör tarafından O 2 n sıkıştırılması zentropk br olay olarak ele alınmamıştır Kompresörün zentropk verm Robnson ve Groll tarafından verlen 3118 numaralı fade le hesaplanmıştır (Robnson ve Groll, 1998) η k 2 3 P gs Pgs Pgs = (3118) Pb Pb Pb Bu fade de P gs gaz soğutucu basıncıdır ve optmum değerlernn elde edleblmes çn aşağıda termodnamğn 1 yasası denklemler le brlkte çözümlenmes gerekmektedr Brnc yasa verm, krtk nokta üstü çevrml O 2 soğutma sstemlernde belrl br gaz soğutucu basıncı çn maksmuma ulaşır Bu basıncın optmum gaz soğutucu basıncı olarak adlandırılır ve sstemn çalışma şartlarına bağlı olarak değşkenlk arz eder Bu çalışmada da 625 değşk sstem çalışma şartları çn bu optmum gaz soğutucu basıncı değerler ncelenmştr OP değernn maksmuma ulaşmasını sağlayan bu gaz soğutucu basıncına se optmum gaz soğutucu basıncı denr Bu çalışmada denklemler br blgsayar programında (S) çözülmüştür O 2 n termodnamk özelkler ve denklemlern çözümü bu paket program yardımıyla elde edlmştr (Klen, 2006) Bu program çersnde yer alan R

63 (O 2 ) akışkan kütüphanes, Span ve Wagner (1996) tarafından elde edlen eşlşkler kullanmaktadır (Span ve Wagner, 1996) Programdan elde edlen optmum gaz soğutucu basınç değerler 25 o < b < 0 o buharlaşma aralığında ve 30 o < 4 < 55 o O 2 n gaz soğutucudan çıkış sıcaklığı aralıklarında lstelenmştr Yukarıdak şartlar çn elde edlen 625 adet ver yne başka br statstk ver analz yapan br blgsayar programı (ngneerng quaton Solver-S) le lneer olmayan regresyon analz le br denklem halne getrlmştr Optmum gaz soğutucu basıncının önemn vurgulamak çn şekl 410 da verlen grafk anlamlıdır Burada b = 10 o, 5 = 35 o ve η k = 0841 olması durumunda sstemn OP değernn gaz soğutucu basıncı le değşm gösterlmştr Bu grafkte 625 farklı şart çn belrlenen optmum gaz soğutucu basıncı değerlernden sadece br tanes görülmektedr Şekl 410 de görülen optmum gaz soğutucu basıncı yaklaşık 884 bar olarak görülmektedr Şekl 410 dan görüldüğü üzere, sstemn vermllğ gaz soğutucu basıncına aşırı ölçüde bağımlıdır Bu bağımlılık değşk sstem şartlarında artma veya azalma eğlm gösterse de optmum gaz soğutucu basıncı sstem vermllğ çn önemn kaybetmez Çevre dostu R-744 soğutkanları kullanılan çevrmlern enerjnn vermllğnn arttırılması açısından optmum gaz soğutucu basıncı doğru ve hassas olarak belrlenmeldr Bu çalışma sonucunda geçerllk aralığı daha yüksek olan br korelasyon (eş lşk) şu amaç çn sunulmuştur lde edlen korelasyon lneer olmayan br denklemdr ve şöyle yazılablr (Özgür vd, 2009); P opt,gs = a + b b + c 4 + d( 4 ) 2 + e( 4 ) 3 (3119) Bu denklemn regresyon değer R 2 = % 997 tür Analz sonuçlarını yüksek geçerllkle smgeleyen bu denklemdek katsayılar se Çzelge 33 de verlmştr 52

64 Çzelge 33 Denklem 3119 dak sabtler Sabt a b c d e Değer Denklem 3119 le elde edlen optmum gaz soğutucu basınçlarının buharlaşma sıcaklığı ve O 2 n gaz soğutucudan çıkış sıcaklığı le değşm şekl 421 de üç boyutlu grafk le verlmştr Bu grafkten görüldüğü gb O 2 n gaz soğutucudan çıkış sıcaklığı ( 4 ) azaldıkça, optmum gaz soğutucu basıncı da daha düşük değerlerde elde edlmektedr Bu nedenle, O 2 akışkanlı soğutma çevrmler veya ısı pompası çevrmlernde, gaz soğutucunun ısı transfer kablyet yüksek olmalıdır k daha düşük gaz soğutucu basınçlarına gereksnm duyulsun Blndğ üzere gaz soğutucu basıncının artması, sstem kompresörünün çekeceğ enerjnn de artması anlamına gelmektedr Buharlaşma sıcaklığının se daha düşük değerlere ndrlmes le de optmum gaz soğutucu basıncında az oranda br artış görülmektedr Denklem 3119 le verlen korelasyon, Lao vd tarafından verlen korelasyon le kıyaslanmıştır ve bu kıyaslama şekl 422 de sunulmuştur Bu kıyaslama da görülmektedr k, Lao vd le tarafından önerlen korelasyon le denklem 3119 da verlen korelasyon, O 2 n gaz soğutucudan çıkış sıcaklığı 50 o oluncaya kadar gayet y br uyum göstermektedrler Fakat 50 o le 55 o aralığında bu uyum bozulmaktadır Denklem 3119 le verlen optmum gaz soğutucu basıncı değerler azalma eğlm gösterrken, Lao vd tarafından önerlen korelasyondan elde edlen optmum gaz soğutucu basıncı değerler artma eğlmn devam ettrmektedr Fakat gözden kaçırılmaması gereken husus bu noktada, O 2 n krtk nokta üstü hal durumunda olduğudur O 2 n LnP-h dyagramı ncelenrse, krtk nokta üstündek zoterm eğrlernn eğmlernn yataylaşma ve dkleşme karakterstkler dkkat çeker O 2 n sıcaklığının 55 o gb krtk sıcaklığının çok üstüne çıkması durumunda ve 55 o zotermnn dkleşme karakterstğ sebeb le sstemn gaz soğutucu basıncının arttırılması, sstemn enerj vermllğnn kötüleşmesne sebep olur Dolayısıyla optmum gaz soğutucu basıncının 50 o sıcaklıktan sonra düşme eğlm göstermesnn sebeb yukarıdak gb açıklanablr 53

65 4 ARAŞRMA BULGULAR Şekl 41 ersnmezlğn evaporatör (P 1 ) basıncı le değşm ersnmezlğn çeştl evaporatör basınçlarıyla değşm şekl 41 de verlmştr Bu şekle göre evapratör basıncının artmasıyla sstemdek gaz soğutucu ve aşırı kızdırma tersnmezlklerndek düşüşün neden sstemn evaporatör basıncının artmasıyla gaz soğutucu arasındak basınç değerler brbrne yaklaşmaktadır Bu yüzden gaz soğutucusu ve aşırı kızdırma tarafındak tersnmezlk azalmıştır vaporatör tarafındak tersnmezlk se artış göstermştr vaporatödek basıncın artmasıyla soğutma yapılacak ortamdan daha fazla ısı çeklyor olmasından dolayı evaparotördek tersnmezlkte artış görülmektedr 54

66 Şekl 42 ersnmezlğn gaz soğutucusu basıncı (P gs ) le değşm ersnmezlğn çeştl gaz soğutucusu basınçlarıyla değşm şekl 42 de verlmştr Şeklden de görüldüğü üzere gaz soğutucusu basıncının artmasıyla sstemdek gaz soğutucu tersnmezlğnde belrgn br artış gözlemlenmş ve aşırı kızdırma, kompresör ve evaporatör tersnmezlklernde de çok fazla değşm gözlenmemektedr Gaz soğutucusunda basıncın artması en çok gaz soğutucusunun tersnmezlğne etk etmştr Gaz soğutucusu tersnmezlğndek bu artış sstemn P-h dyagramı da ncelenecek olursa, krtk nokta üstündek zoterm eğrlernn eğmlernn yataylaşma ve dkleşme karakterstkler dkkat çeker O 2 n sıcaklığının 55 o gb krtk sıcaklığının çok üstüne çıkması durumunda ve 55 o zotermnn dkleşme karakterstğ sebeb le sstemn gaz soğutucu basıncının arttırılması, sstemn enerj vermllğnn kötüleşmesne sebep olur 55

67 Şekl 43 ersnmezlğn 1 sıcaklığı le değşm ersnmezlğn çeştl evaporatör ( 1 ) sıcaklıkları le değşm şekl 43 de verlmştr Şekl ncelendğnde evaporatör sıcaklığının artmasıyla ortamdan daha az ısı çeklmektedr buda sstemdek elemanların tersnmezlklernde br düşüşü neden olmaktadır Burada aşırı kızdırmadak tersnmezlğn sbt kalmasının neden se sstemde ayrı br ısı eşanjörünün olmamasından kaynaklanmaktadır Şekl 44 oplam tersnmezlğn P 1 basıncı le değşm 56

68 Sstemdek elemanların tümünün evaporatör basıncındak (P 1 ) tersnmezlkler ncelendğnde toplam tersnmezlğn artan evaporatör basıncında azaldığı görülmektedr Şekl 45 oplam tersnmezlğn farklı kompresör vermler le değşm Artan kompresör vermlernn toplam tersnmezlğe göre değşm şekl 45 de verlmştr Kullanılacak olan kompresör vermnn yüksek br değerde seçlmes sstemn vermllğn etklemektedr Kompresör verm arttıkça toplam tersnmezlk azalmakta ve sstemn OP değer de artmaktadır 57

69 Şekl 46 oplam tersnmezlğn farklı 1 sıcaklıkları le değşm Farklı evaporatör sıcaklıklarında ( 1 ) toplam tersnmezlkler şekl 46 da ncelenmştr 1 sıcaklığı le beraber gaz soğutucu sıcaklığı da farklı sıcaklıklarda alınmıştır sı atılan ortam sıcaklığının düşük değerlerde olması O 2 l sstemler çn önemldr Çünkü O 2 akışkanını kullanan sstemlerde ısı atımı şlem krtk noktanın üzernde olmaktadır Dış ortam sıcaklığı ve evaporatör sıcaklığının da artması toplam tersnmezlğ de etklemektedr 58

70 Şekl 47 oplam tersnmezlğn farklı P gs basınçları le değşm Sstemdek elemanların toplam tersnmezlklernn farklı gaz soğutucu basınçları le değşm şekl 47 de verlmştr Bu şekle göre gaz soğutucu basıncı bar dolaylarında toplam tersnmezlğn dğer basınç değerlerne göre daha düşük olduğu görülmektedr Çünkü sstemn bu basınçlardak OP değer maksmum değerlere ulaşmaktadır Bu basınçlarda toplam tersnmezlğn daha düşük olması beklenen br durumdur Şekl 48 Sstemn OP değernn farklı aşırı kızdırma sıcaklıkları le değşm vaporatör çıkışındak kızgınlığın artırılması sstemn OP değern artırmıştır 59

71 Şekl 49 OP değernn farklı gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları ( 4 ) le değşm O 2 n LnP-h dyagramı ncelenrse, krtk nokta üstündek zoterm eğrlernn eğmlernn yataylaşma ve dkleşme karakterstkler dkkat çeker O 2 n sıcaklığının 50 o gb krtk sıcaklığının çok üstüne çıkması durumunda ve 50 o zotermnn dkleşme karakterstğ sebeb le sstemn gaz soğutucu çıkış sıcaklığının arttırılması, sstemn enerj vermllğnn kötüleşmesne sebep olur 80 bar dolaylarında sıcaklık eğrlernn S profl çzmesnden dolayı, sstemn az soğutma kapastes sağlanması ve kompresörün şnn fazla olması sstemn OP değernn düşmesne neden olmuştur 60

72 P opt,gs Şekl 410 Optmum gaz soğutucu basıncının (P gs ) sstem OP değer üzerne etks O 2 akışkanını kullanan soğutma sstemlernde kondenser yerne gaz soğutucu kullanılmaktadır ve ısı atımı krtk noktanın üzerndek br basınçta gerçekleşmektedr Bu sstem çn OP değern maksmum yapan gaz soğutucu basıncı 90 bar dolaylarındadır Bu basınç sstem tasarımı çn önem arz etmektedr Bu sstemde gaz soğutucu basıncı değer hesaplanırken denklem 31 kullanılmıştır 61

73 Şekl 411 OP değernn farklı evaporatör ( 1 ) sıcaklıkları le değşm vaporatör sıcaklığı -10 la 10 0 arasında değştrlerek sstemn OP değerler, farklı gaz soğutucu basınçları çn ncelenmştr Gaz soğutucu basıncı 80 bar dolaylarında sstemn OP değer mnmumdur Çünkü krtk nokta üzernde sıcaklık eğrler S bçmnde olmaktadır ve soğutma kapastes mnmumdur Basınç arttıkça kompresörün ş artmaktadır ve OP değerler düşmektedr Fakat 90 bar dolaylarında sstemn OP değer maksmum noktadadır Bu sstem çn en uygun basıncın 90 bar olduğu şekl 411 de görülmektedr Şekl 412 İknc yasa vermnn farklı kızgınlık değerler çn değşm 62

74 vaporatör çıkışındak sıcaklığın artırılmasıyla sstemn knc yasa vermnn azaldığı şekl 412 de görülmektedr Şekl 413 İknc yasa vermnn farklı 1 değerler çn değşm vaporatör sıcaklığının artırılmasıyla sstemn knc yasa vermnn arttığı şekl 413 de görülmektedr Şekl 414 İknc yasa vermnn farklı P 1 basınçları le değşm P 1 (Bar) vaporatör basıncının artırılmasıyla sstemn knc yasa vermnn azaldığı şekl 414 de görülmektedr 63

75 Şekl 415 İknc yasa vermnn farklı P gs değerler çn değşm Gaz soğutucu basıncının artırılmasıyla sstemn knc yasa vermnn 90 bar dolaylarında arttığı şekl 414 de görülmektedr Basıncın bu değerden sonra artması sstemn knc yasa vermn düşürmektedr 1% 35% 60% gs ev komp ak 4% Şekl 416 Sstem elemanları üzerndek ekserj kayıpları (Pgs = 110 bar) Sstemn knc yasa vermlernn dağılımları şekl 416 da verlmştr Burada en çok kayıbın gaz soğutucusunda olduğu görülmektedr Sstem çn yleştrme çalışmaları daha çok gaz soğutucusunda yapılması gerekmektedr 64

76 Şekl 417 OP h değernn evoportör basıncıyla değşm Sstemn sıtma vermnn evaporatör basıncıyla değşm şekl 417 ncelenmştr vaporatör basıncının 40 bar dolaylarında olması sstemn ısıtma vermnn yüksek olmasını sağlamaktadır Şekl 418 OP h değernn gaz soğutucu basıncıyla değşm 65

77 Sstemn sıtma vermnn gaz soğutucu basıncıyla değşm şekl 418 ncelenmştr Gaz soğutucu basıncının 90 bar dolaylarında olması sstemn ısıtma vermnn yüksek olmasını sağlamaktadır 90 bardan sonrak basınçlarda gaz soğutucu çıkış sıcaklığını da etkledğnden dışarıya ısı atımı şlem güçleşmektedr bu yüzden basıncın artmasıyla sstemn ısıtma vermnde düşüş gözlenmektedr Şekl 419 OP değernn kompresör verm le değşm Sstem çn düşünülen kompresörün vermnn yüksek olması sstemn OP değern artırmaktadır Bu artı şekl 419 dan gözlenmektedr Şekl 420 OP h değernn kompresör verm le değşm 66

78 Sstem çn düşünülen kompresörün vermnn yüksek olması sstemn ısıtma değern de artırmaktadır Bu artış şekl 420 den gözlenmektedr Şekl 421 Optmum gaz soğutucu basıncının b ve 4 le değşm 160 P opt (bar) b = -10 o Lao vd Özgür vd 5 Şekl 422 Denklem (459) dek korelasyon le Lao vd tarafından verlen korelasyonun karşılaştırılması ( b = -10 o ) 67

79 5 ARŞMA V SONUÇ Gelecekte, kapsamlı br soğutkan kullanımı yasaklama protokolü kabul edldğnde, ülkemzn soğutma sektörü büyük br değşm çne grmek zorunda kalacaktır İnsanlarla ç çe olmuş soğutma sstemlernn, nsanların can güvenlğn tehlkeye atmadan ve yüksek enerj vermllğ le çalıştırılablmes gerekmektedr Akışkanların yasaklanma sürecnn hızla gelşme gösterdğ 21 yüzyılın başlarında, O 2 n soğutkan olarak kullanımı da çok sayıda araştırmaya konu olmuştur Bu krterler ışığında, yerl teknoloj ve ürünler le O 2 soğutkanlı sstemler ülkemz sanays tarafından gelştrlmeldr Bu konudak alınablecek patent haklarının alınması ve ülkemzn ekonomk yönden dışa bağımlılığının azaltılması gerekmektedr Kurulacak sstemlernde, yüksek enerj vermllğne sahp olablmes amacıyla optmum şartlar belrlenmeldr Bu çalışmada, tek kademel O 2 akışkanlı ve krtk nokta üstü çevrme sahp br soğutma sstemnn optmum gaz soğutucu basıncı, k farklı sstem parametresne bağlı olarak elde edlmştr Bu sonuçlar ışığında, vernn teork olarak çözümlenmes le elde edlen ve lteratürdek korelasyonlara göre daha genş buharlaşma sıcaklıkları aralığında geçerl olan bu korelasyon, Lao vd tarafından korelasyon le oldukça y uyum göstermekle beraber, belrl br gaz soğutucu çıkış sıcaklığında farklılık göstermektedr Kurulacak herhang br O 2 akışkanlı çevrm çn mutlaka optmum gaz soğutucu basıncı doğru olarak belrlenmel ve sstem bu basınç le çalıştırılmalıdır Böylelkle sstemn enerj vermllğ stenen sevyelerde elde edleblr Aynı zamanda tek kademel sstemn ekserj analzler de yapılmıştır Yapılan bu analzlern sonucunda uygun sstem parametreler seçlerek yurt dışından sstem elemanları temn edlmştr Sstemn değşken parametrelerne göre optmum eşanjör alanları aşağıdak çzelgelerde verlmştr 68

80 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları evaporatör sıcaklığı -4 0 çn ncelenmştr Gaz soğutucu çıkış sıcaklığı 30 le 50 0 arasında değşken alınarak ısı eşanjörlernn optmum alanları hesaplanarak Çzelge 51 de gösterlmştr Çzelge 51 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları ( 1 =-4 0 ) 1 4 kız A ak A e A gs ,72 0, , , ,93 0, , , ,15 0, , , ,36 0, , , ,68 0, , ,06994 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları evaporatör sıcaklığı 0 0 çn ncelenerek ısı eşanjörlernn optmum alanları hesaplanarak Çzelge 52 de gösterlmştr Çzelge 52 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları ( 1 =0 0 ) 1 4 kız A ak A e A gs ,169 0, , , ,458 0, , , ,65 0, , , ,939 0, , , ,228 0, , ,07749 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları evaporatör sıcaklığı 3 0 çn ncelenerek ısı eşanjörlernn optmum alanları hesaplanarak Çzelge 53 de gösterlmştr 69

81 Çzelge 53 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları ( 1 =3 0 ) 1 4 kız A ak A e A gs ,901 0, , , ,222 0, , , ,436 0, , , ,65 0, , , ,972 0,0076 0, ,08514 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları evaporatör sıcaklığı 5 0 çn ncelenerek ısı eşanjörlernn optmum alanları hesaplanarak Çzelge 54 de gösterlmştr Çzelge 54 Çeştl gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları çn termoekonomk optmzasyon sonuçları ( 1 =5 0 ) 1 4 kız A ak A e A gs ,8761 0, ,1009 0, ,069 0, ,1005 0, ,357 0, ,0999 0, ,646 0, , , ,031 0, , ,09132 Bu çalışmada, termoekonomk optmzasyon yapılırken Kotaş ın (1985) optmzasyon prosedürü kullanılmıştır Farklı gaz soğutucu ve evaporatör basınçlarında, farklı gaz soğutucu çıkış sıcaklıkları ve farklı evaporatör sıcaklıklarında optmum eşanjör alanları belrlenmştr Bu prosedürün uygulanmasında ees blgsayar programı kullanılmıştır Soğutma sstemnn brnc yasa analznde farklı değşkenler çn OP değerler hesaplanmıştır ermodnamğn knc yasa analznde de sstemn toplam tersnmezlğ hesaplanmıştır elde edlen sonuçlar grafklerle sunulmuştur 70

82 Sonuç olarak O 2 soğutkanlı buhar sıkıştırmalı soğutma çevrmlernde ısı atılan ortam sıcaklığı OP değern büyük oranda etklemektedr Buharlaşma sıcaklığı, kompresörün verm ve gaz soğutucunun vermler de OP değern oldukça etklemektedr Bu yüzden O 2 akışkanlı sstemlerde tasarım sıcaklıkları belrlenrken çok dkkat edlmeldr HF akışkanların kullanımına Avrupa da çok yakın br gelecekte çok sıkı yasak getren yönetmelkler yürürlüğe grecektr Bu yönetmelklern alternatf akışkanlara yönelmey ve özellkle O 2 yaygınlaştırmayı hedefleyen br kapsama sahp olması beklenmektedr 71

83 KAYNAKLAR Akbulut, U, Kıncay, O, 2006 Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevrmlernde nerj ve kserj Analz essat Mühendslğ Dergs, Sayı: 94,s: Babadağlı, AM, 2005 Absorbsyonlu soğutma sstemlernn ermoekonomk optmzasyonu Süleyman Demrel Ünverstes Fen Blmler nsttüsü, Yüksek Lsans ez, 108s, sparta Bayer, Ö, Çetn, B, Drgn,, v p Buzdolaplarında Performans Katsayısı - ersnmezlk lşks 14 Ulusal sı Blm ve eknğ Kongres, 06531, Ankara Bellstedt, M, lefsen, F, Jensen, SS, 2002 Applcaton of O 2 (R744) Refrgerant n ndustral old Storage Refrgeraton Plant, he Offcal Journal of Arah, June, Bullard,, Rajan, J, ho, SO, 2005 Resdental Space ondtonng and Water Heatng wth ranscrtcal O 2 Refrgeraton ycle, Applance Magazne ngneerng, March, hen, Y, Gu, J, 2005 he Optmum Hgh Pressure For O 2 ranscrtcal Refrgeraton Systems Wth nternal Heat xchangers, nt Journal of Refrgeraton, 28, allaghan, P and Vano, M, 2003 posed for acton on HF134a n MAs: Results of MA summt 2003, arth echnology Forum, Motor Vehcle A/ Regulatory nnovatons, Washngton an, A, nerjnn tkn Kullanımı çn ermodnamğn İknc Yasasına Göre Kullanılan Yöntemler ve Uygulama le İlgl kstrem Şartlar V Ulusal essat Mühendslğ Kongres ve Sergs Çomaklı, K, Karslı, S, Yılmaz, M, Çomaklı, Ö, 2007 ermal Sstemlerde kserj Verm, Makne eknolojler lektronk Dergs, 2, ÇLK, A, 2004 Performance of two-stage O2 refrgeraton cycles, Master of Scence hess, Unversty of Maryland, ABD Çengel, AY, Boles, AM, 1994 hermodynamcs: An ngneerng Approach McGraw-Hll, 987s New YorkD Accada, MD, Fchera, A, Sasso, M, Vdr, M, (2002) Determnng the Optmal onfguraton of a Heat xchanger (Wth a wo Phase Refrgerant) Usng xergoeconomcs Appled nergy, 71(3), Ddon, D A and Bvens, D B, 1990 Role of Refrgerant Mxtures as Alternatves to fcs, nt J Refrgeraton, Vol 13, pp

84 Dngeç, H, 1996 hermoeconomc Optmzaton of Smple Refrgerators MU he Graduate School of Natural and Appled Scences, Master hess, 89s, Ankara D Accada, MD, Ross, F, 1998 hermoeconomc Optmzaton of a Refrgeraton Plant nt J Refrg, 21(1), Dngeç, H, 1996 hermoeconomc Optmzaton of Smple Refrgerators MU he Graduate School of Natural and Appled Scences, Master hess, 89s, Ankara sen D Ö, 2005 R12 ve R134a Soğutucu Akışkanlarının Blgsayar Programı Yardımıyla eork Çevrm Performans Analz Mühendslk Blmler Genç Araştırmacılar Kongres Fartaj, A, ng, DSK, Yang, WW, 2003 Second Law Analyss of the ranscrtcal O 2 Refrgeraton ycle nergy onversaton and Management (n press) Groll, A, Km, JH, 2007 Revew of Recent Advances toward ranscrtcal O 2 ycle echnology, HVA&R Research, 13(3), Koyun, Koyun, A, Acar, M, 2005 Soğutma Sstemlernde Kullanılan Soğutucu Akışkanlar ve Bu Akışkanların Ozon abakası Üzerne tkler, essat Mühendslğ Dergs, Sayı: 88,s: rşm arh: emmuz-2009 Hogberg, M and Berntsson,, 1994 Non-Azeotropc Mxtures as Workng Fluds n wo-stage economzer-ype Heat Pumps, nt J Refrgeraton, Vol 17, No 6, pp İler, A, 1990 ermoekonom : Yapısal Bağ Katsayıları ermodnamğn İknc Kanunu Çalışma oplantısı, rcyes Ünverstes, BD, Bölüm X-27 Kayser İler, A, 1990 ermoekonom : Optmzasyon ve Fyatlandırma ermodnamğn İknc Kanunu Çalışma oplantısı, rcyes Ünverstes, BD, Bölüm X- 28 Kayser Jung, D Km, H and Km, O, 1999 A Study on he Performance of Mult-Stage Heat Pumps Usng Mxtures, nt J Refrgeraton, Vol 22, pp Kauf, F, 1999 Determnaton of he Optmum Hgh Pressure For ranscrtcal O 2 Refrgeraton ycle, nternatonal Journal of herm Sc, 38, Km, HM, Pettersen, J, Bullard, W, 2004 Fundamental Process and System Desgn ssues n O 2 Vapor ompresson Systems, Progress n nergy and ombuston Scence, 30,

85 Klen, SA, 2006 ngneerng quaton Solver, verson 7714, F-hart Software Koçoğlu, A, 1993 hermo-economc Optmzaton of a Sngle State Heat Pump MU he Graduate School of Natural and Appled Scences, Master hess, 117s, Ankara Kotas, J, 1985 he xergy Method of hermal Plant Analyss Butter-Worths, 299p London Kızılkan Ö, 2004 Kompresörlü Soğutma Sstemlernde Farklı Soğutucu Akışkanlar İçn Aşırı Kızdırma ve Asırı Soğutma tksnn ermoekonomk Yönden İncelenmes Süleyman Demrel Ünverstes Fen Blmler nsttüsü, Yüksek Lsans ez, s: 117, sparta Kızılkan Ö, 2004 Buhar sıkıştırmalı Soğutma Sstemlernde Aşırı Kızdırma ve Asırı Soğutma tksnn sıl konomk Açıdan İncelenmes Gaz Ünv Müh Mh Fak Der lt 21, No 2, , 2006 Lapradt, P, ansuwan, J, Katsrroat,, Aye, L, 2008 heoretcal Performance Analyss of Heat Pump Water Heaters Usng arbon Doxde As Refrgerant, nternatonal Journal of nergy Research, 32 (4), Lao, SM, Zhao, S, Jakobsen, A A, 2000 orrelaton of Optmal Heat Rejecton Pressures n ranscrtcal arbon Doxde ycles, Appled hermal ngneerng, 20, McLnden, M O and Radermacher, R, 1987 Methods for omparng the Performance of Pure and Mxed Refrgerants n the Vapour ompresson ycle, nt J Refrgeraton Vol 10, pp Neksa, P, 2004 O 2 as refrgerant for systems n transcrtcal operaton prncples and technology status Part, Journal of colbrum, September, Neksa, P, Rekstad, H, Zaker, GR, Schefloe, PA, 1998 O 2 -Heat Pump Water Heater: haracterstcs, System Desgn and xpermental Results, nternatonal Journal of Refrgeraton, 21, Onat, A, İmal, M, İnan, A, 2004 Soğutucu Akışkanların Ozon abakası Üzerne tklernn Araştırılması ve Alternatf Soğutucu Akışkanlar, KSÜ Fen ve Mühendslk Dergs, Kahramanmaraş Özgür, A, 2008 Değşk Gaz Soğutucu Çıkış Sıcaklıkları ve Basınçları çn Br O 2 Soğutkanlı Mobl Klmanın Performansının İncelenmes, J of Fac ng Arch Gaz Unv, 23(1), Özgür, A, Bayrakçı, H, 2008 Second Law Analyss of wo-stage ompresson ranscrtcal O 2 Heat Pump ycle, nt J of nergy Research 32,

86 Robnson, D,M, Groll, A, 1998 ffcences of ranscrtcal O 2 ycles Wth And Wthout An xpanson urbne, nt J of Refrgeraton, 21(7), Özkaymak, M, 1998 Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Sstemnde Aşırı Kızdırma ve Aşırı soğutma şanjörlernn ermo-ekonomk Optmzasyonu Gaz Ünverstes Fen Blmler nsttüsü, Doktora ez, 102s, Ankara Rohln, P, 1996 Zeotropk Refrgerant Mxtures n Systems and n Flow Bolng, PhD, Sweden Rohsenow, WM, Hartnett, JP, 1973 Handbook of Heat ransfer McGraw-Hll Book ompany, 1502p New York Gencel, OF, 1999 sı Değştrcler Brsen Yayınev,424s İstanbul Rozhentsev A, Wang,, 2001 Some Desgn Parameters of A O 2 Ar- ondtoner, Journal of Appled hermal ngneerng, 21, Span R, Wagner W A, 1996 New quaton Of State For arbon Doxde overng he Flud Regon From he rple-pont emperature o 1100 K At Pressure Up o 800 Mpa, Journal of Physcs hem Ref Data, 25(6), Schwartz, W, 2000 Forecastng R-134a emssons from car ar condtonng systems untl 2020 n Germany, ranslaton of lecture at DKV Deutsche Kaelte-Klma-agung, Selbaş R, 2006 Absorbsyonlu Soğutma Sstemlernde Absorber Sıcaklığının tksnn ermodnamk ve ermoekonomk Analz Süleyman Demrel Ünverstes Fen Blmler nsttüsü Dergs, Sayı: 1, s: Şahn, MH, 2007 nerj ve kserj Analz Methotuyla Kayser Şeker Fabrkasında nerj Vermllğnn Değerlendrlmes, Gaz Ünv Müh Mh Fak Der lt 22, No 1, Savaş, S, 1974 Soğutma teknğnde kullanılan soğutucu akışkanlar Makne mühendsler odası yayın no: 88 Wall, G, 1986 hermoeconomc Optmzaton of a Heat Pump System Physcal Resource heory Group, Report No: 85-5, 17s, Göteborg Wall, G, 1977 xergy-a Useful oncept Wthn resource Accountng nsttute of heoretcal Physcs, Report no 77-42, 59p Göteborg Yeşlata B, rtürk D, 2006 İdeal Çevrml Br Buzdolabı Soğutma Sstemnde sı ransfer Alanlarının ermoekonomk Optmzasyonu essat Mühendslğ Dergs Sayı: 93, s:

87 ÖZGÇMİŞ Adı Soyadı : Al krem AKDAĞ Doğum Yer ve Yılı: sparta Meden Hal : Bekâr Yabancı Dl : İnglzce ğtm Durumu (Kurum ve Yıl) Lse : Anadolu Meslek Lses ( ) Lsans : Süleyman Demrel Ünverstes Makne ğtm Bölümü essat Öğretmenlğ Programı ( ) Yüksek Lsans : Süleyman Demrel Ünverstes Fen Blmler nsttüsü Makne ğtm Anablm dalı ( ) Çalıştığı Kurum/Kurumlar ve Yıl: Süleyman Demrel Ünverstes Senrkent Meslek Yüksek Okulu / Yayınları (S ve dğer makaleler) 1 ÖZGÜR A, BAYRAKÇ H, AKDAĞ A, 2009 he Optmum Gas ooler Pressure for ranscrtcal O 2 oolng Systems: A New orrelaton Journal of hermal Scence and echnology, Volume:29, ssue:2, pp BAYRAKÇ H, ÖZGÜR A, AKDAĞ A Aynı Soğutma Yükü İçn O 2 l sı Pompalarının nerj Sarfyatlarının Karşılaştırılması essat Mühendslğ Kongres, 6-9, Mayıs 2009, İzmr, ürkye 3 AKDAĞ, A, ÖZGÜR, A "O 2 Soğutkanlı, Buhar Sıkıştırmalı Br Soğutma Çevrmnn Değşk Dış Hava Sıcaklıklarındak Performansı" Ulusal eknk ğtm ve Mühendslk Blmler Genç Araştırmacılar Sempozyumu" lt, s , Hazran 2007, Kocael 76