ABSORPSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE KULLANILAN EŞANJÖRLERİN SİSTEMİN PERFORMANSINA ETKİSİ

Transkript

1 Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 8, Sayı 1, 200 ABSORPSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE KULLANILAN EŞANJÖRLERİN SİSTEMİN PERFORMANSINA ETKİSİ Ömer KAYNAKLI * Recep YAMANKARADENİZ Öet: Bu çalışmada, absorpsiyonlu soğutma sistemlerinde ısı geri kaanımı için kullanılan eşanjörlerin, sistemin perormans katsayısına () etkileri incelenmiştir. Sistemde kullanılan çit olarak, absorpsiyonlu soğutma sistemleri arasında yaygın kullanım alanı olan NH -H 2 O eriyiği alınmıştır. Çevrimin termodinamik analii yapılarak, amonyak ve amonyak-su eriyiğine ait termodinamik öellikler verilmiştir. Sistemde kullanılan adet eşanjörün etkenlik katsayılarının değişiminin, sistemin değeri üerindeki etkileri gölenmiştir. Ayrıca, kaynatıcı, buharlaştırıcı, yoğuşturucu ve absorber sıcaklıklarının sistemin perormansına etkileri araştırılmıştır. Sonuç olarak, sistemin perormansına en ala etkisi olan eşanjörün eriyik eşanjörü olduğu ve sistemin perormansı, kaynatıcı ve buharlaştırıcı sıcaklıklarının artmasıyla artarken, yoğuşturucu ve absorber sıcaklıklarının artmasıyla aaldığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Absorpsiyonlu soğutma, Amonyak su eriyiği, Perormans katsayısı, Isı eşanjörleri. Eect On Perormance O The Systems O Heat Exchangers Used In Absorption Rerigeration Systems Abstract: In this study, the eect o heat exchangers, which are used to recovery heat energy in the absorption rerigeration systems, is investigated on the coeicient o perormance (). Ammonia-water solution, widely used in the absorption rerigeration systems, is taken as an absorbent-rerigeration pair. Thermodynamic analysis o system is perormed and thermodynamic properties o ammonia and ammonia-water solution are presented. The eect o eectiveness variations or three heat exchangers, which are used in the system, are observed on. Also, the eect o generator, evaporator, condenser and absorber temperatures are investigated on. As a result, the most eective heat exchanger on the system perormance is solution heat exchanger. The system perormance increases with increasing generator and evaporator temperatures, but decreases with increasing condenser and absorber temperatures. Key Words: Absorption rerigeration system, Ammonia-water solutions, Coeicient o perormance, Heat exchangers. 1. GİRİŞ Absorpsiyonlu soğutma sistemleri, temini ucu ve sıcaklığı yaklaşık C aralığında olan ısı kaynakları ile kullanımı oldukça ekonomik olmaktadır. Ucu enerji kaynakları arasında, bir prosesde açığa çıkan atık ısı, güneş enerjisi, jeotermal enerji sayılabilir. Absorpsiyonlu soğutma çevrimlerinde iki akışkan dolaşmaktadır. Biri soğutucu akışkan diğeri ise absorbe edici (absorbent) olarak adlandırılır. Kullanımı en yaygın absorpsiyonlu soğutma sistemleri, amonyak-su (NH -H 2 O) ve su-lityum bromür (H 2 O-LiBr) eriyiği kullanan sistemlerdir. NH -H 2 O eriyiği kullanan sistemlerde soğutucu akışkan amonyak, absorbent ise amonyak-su eriyiğidir. H 2 O-LiBr eriyiği kullanan sistemlerde soğutucu akışkan olarak sistemde su, absorbent olarak ise su-lityum bromür eriyiği dolaşmaktadır. Bu sistemlerde soğutucu akışkan olarak su kullanılması nedeniyle düşük sıcaklık uygulamalarında kullanılmamaktadırlar. Soğutucu akışkanın amonyak olduğu sistemlerde 10 C sıcaklığa kadar inilebilmektedir. Konu ile ilgili yapılan çalışmalarda, Sun (1998) NH -H 2 O çitinin alternatii olabilecek baı eriyikler sunmuştur. Çalışmasında çevrimin termodinamik analiini yaparak amonyağın arklı * Uludağ Üniversitesi, Müh. Mim. Fak. Makine Mühendisliği Bölümü 16059, Görükle/Bursa 111

2 absorbentlerle karışımları neticesinde oluşturduğu eriyiklerin perormansını incelemiştir. Mostaavi ve Agnew (1996) LiBr-H 2 O eriyiği kullanan absorpsiyonlu soğutma makinesinin perormansının çevre sıcaklığı ile değişimini incelemiştir. Seara ve Vaque (2001), optimum kaynatıcı sıcaklığı (OGT) tanımlaması yaparak, NH -H 2 O çevrimi için sistemdeki elemanların sıcaklıklarının sistemin perormansına ve OGT ye etkisini incelemiştir. Horu (1998), NH -H 2 O, H 2 O-LiBr eriyiği kullanan absorpsiyonlu soğutma sistemlerinin ve aynı sıcaklıklar arasında çalışan carnot makinesinin değerini arklı kaynatıcı, buharlaştırıcı ve yoğuşturucu sıcaklıklarında incelemiştir. Ayrıca sistemleri çalıştığı basınç aralıkları ve soğutma yükleri açısından karşılaştırmıştır. Bu çalışmada, NH -H 2 O eriyiği kullanan absorpsiyonlu soğutma sistemlerinde ısı geri kaanımı için kullanılan eşanjörlerin, sistemin perormans katsayısına () etkileri incelenmiştir. Amonyak ve amonyak-su eriyiğinin termodinamik öellikleri verilerek sistemin termodinamik analii yapılmıştır. Sistemde kullanılan adet eşanjörün arklı etkenlik katsayılarında sistemin değerinin değişimi gölenmiştir. Ayrıca, kaynatıcı, buharlaştırıcı, yoğuşturucu ve absorber sıcaklıklarının sistemin perormansına etkileri araştırılmıştır. 2. ÇEVRİMİN ANALİZİ Tek kademeli absorpsiyonlu soğutma sisteminin şematik gösterimi Şekil 1 de verilmiştir. Kaynatıcıdan çıkan eriyik, absorberden çıkan eriyiğe göre daha sıcaktır ve Şekil 1 de görülen eriyik eşanjörü (1 nolu eşanjör) aracılığıyla, kaynatıcıdan çıkan sıcak eriyiğin ısıl enerjisinden yararlanarak göreceli olarak soğuk olan eriyiğin sıcaklığı artırılır. Bu şekilde kaynatıcıda eriyiğe verilmesi gerekli ısıl enerji aaltılarak sistemin soğutma etkenliği () artırılması amaçlanmaktadır. 2 nolu eşanjörde ise kaynatıcıdan çıkan kıgın buharın sıcaklığından yararlanarak absorberden çıkan eriyiğin sıcaklığı bir miktar artırılır. Böylece kaynatıcıya gönderilmeden önce eriyiğin sıcaklığı arttığından sistemin değeri artmakta, diğer taratan soğutucu akışkanın sıcaklığı aaldığından yoğuşturucu kapasitesi de aalmaktadır. Soğutma devresinde bulunan nolu eşanjör ile, yoğuşturucudan çıkan soğutucu akışkanın sıcaklığı aaltılarak buharlaştırıcıya daha düşük entalpi değerinde girmesi sağlanır. Bu şekilde buharlaştırıcı kapasitesinin artırılması suretiyle sistemin değerini iyileştirmek amaçlanmaktadır. Aşağıda NH -H 2 O eriyiği kullanan absorpsiyonlu soğutma sisteminin termodinamik analii yer almaktadır. Şekil 1. Tek kademeli absorpsiyonlu soğutma sisteminin şematik gösterimi 112

3 Kaynatıcıda kütle dengesi yaıldığında; m & = m& + m& (toplam kütle dengesi) (1) NH m &. X = m&. X + m& NH (amonyak dengesi) (2) elde edilir. 1 ve 2 nolu denklemlerden; 1 X m & = m& NH () X X 1 X m & = m& NH (4) X X nolu denklemden sistemin dolaşım oranı, FR; FR m& = (5) m& NH olarak tanımlanır. Bu durumda amonyağın birim kütlesi için sistemdeki elemanların ısıl kapasiteleri; q k q b q y q a = h + ( FR h FR h (6) 1 1) = h 6 h 5 (7) = h h 2 (8) = FR. h8 ( FR 1). h14 h7 (9) 1 Nolu Eşanjör 1 nolu eşanjördeki enerji dengesinden aşağıda verilen bağıntılar yaılabilir (Sun, 1998); T ( -ε 1 ) 12 1 ε ex, 1.T ex,.t = (10) FR 1 h11 = h10 + ( h12 h1 ) (11) FR 2 Nolu Eşanjör 2 nolu eşanjörde kaynatıcıdan ayrılan soğutucu akışkanın kıgınlığı alınmaktadır. Yoğuşma işlemi yoğuşturucuda gerçekleşmektedir. Dolayısıyla soğutucu akışkan, eşanjörü en ala doymuş buhar şartlarında terk edebilecektir. Ancak burada, yoğuşturucunun ve absorberin sıcaklıklarına bağlı olarak iki durum sö konusudur. 1. Durum: (T a > T y ) Bu durumda soğutucu akışkan en ala absorber sıcaklığına kadar inebilecektir. Eşanjördeki enerji dengesinden;.( h1 h * ).( h h ) h2 h1 ex, 2 8 = ε (12) ε ex, 2 1 8* h9 = h8 + FR yaılır. Burada, h 8*, T 8 (absorber) sıcaklığındaki soğutucu akışkanın kıgın buhar entalpisidir. 2. Durum: (T a < T y ) Bu durumda soğutucu akışkan en ala yoğuşturucu sıcaklığına kadar inebilecektir ve h 8*, yoğuşturucu sıcaklığındaki soğutucu akışkanın doymuş buhar entalpisi olacaktır. Soğutucu akışkanın ve eriyiğin eşanjörden çıkış şartları 1. durum için verilen denklemler kullanılarak bulunabilir. Nolu Eşanjör Soğutma devresinde bulunan nolu eşanjöre yoğuşturucudan çıkan doymuş sıvı ve buharlaştırıcıdan çıkan doymuş buhar aındaki soğutucu akışkan girmektedir. Buharlaştırıcıdan çıkan (1) 11

4 akışkan bir miktar daha ısınıp kıgın buhar aında absorbere girerken yoğuşturucudan çıkan akışkan ise daha da soğuyarak buharlaştırıcıya girmektedir. nolu eşanjörde enerji dengesi yaılırsa aşağıda verilen bağıntılar elde edilir;.( h 6 ).( h ) h 7 h6 + ex, * h = ε (14) h 4 h ex, * h6 = ε (15) burada, h *, T (yoğuşturucu) sıcaklığında ve P b basıncındaki soğutucu akışkanın kıgın buhar entalpisidir. Eriyik pompası çıkış şartları ve pompalama için gerekli güç; h = ( P ). v (16) W 6 h5 + Py p y b b = ( P P ). v. m& (17) bağıntılarıyla bulunabilir. Absorberden ayrılan amonyak bakımından engin eriyiğin pompalanması için amonyağın birim kütlesi başına gerekli güç; w = ( P P ). v FR (18) p y b. bağıntısıyla bulunabilir. Soğutma sistemlerinin perormansını gösteren değeri, harcanan birim iş başına yapılan soğutma miktarı olup; q b = (19) qk + wp şeklinde tanımlanır. Buharlaştırıcı, yoğuşturucu, kaynatıcı ve absorber sıcaklıkları bilindiği taktirde, yukarıda verilen denklemler yardımıyla sistemin perormans eğrilerinin eşanjör etkenliğiyle değişimi elde edilebilir.. TERMODİNAMİK ÖZELLİKLER Amonyak (NH ) Amonyağın sıcaklığa bağlı doyma basıncını veren denklem aşağıda verilmiştir (Horu, 1990). a ( T.1, ,7) a 1 2 LogP( T ) = ao + + (20) 2 ( T.1, ,7) Amonyağın doymuş sıvı ve doymuş buhar entalpisi sıcaklığa bağlı olarak ve kıgın buhar entalpisi ise sıcaklık ve basınca bağlı olarak aşağıda verilmiştir (Horu, 1990). ( b + b.(.1,8 2) ) h s ( T ) = 2, T + (21) h bh ( T ) + T 2 = c0 + c1. T + c2. T c. (22) {[ d.( T.1,8 + 2) + d ] + P. [ d.( T.1,8 + 2 ]} h kbh ( P, T ) = 2, ) + d (2) Denklem 20, 21, 22 ve 2 de kullanılan katsayıların değerleri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. Denklem 20, 21, 22 ve 2 de kullanılan katsayılar a b c d 0 6, , ,5 5, , , , , ,5598-7, , , , Amonyak-Su (NH -H 2 O) Eriyiği Amonyak-su karışımının doyma basıncı ve sıcaklığı arasındaki ilişki, karışımın konsantrasyonuna bağlı olarak (Sun, 1998); 114

5 B LogP ( T, X ) = A (24) ( T + 27,16) burada, A 7,44 1,767. 0, ,627. X B 2 = X + X (24a) 201, ,9. 194,7. X 2 = X + X (24b) Amonyak-su eriyiğinin entalpisi, sıcaklık ve konsantrasyona bağlı olarak aşağıda verilmiştir (Sun, 1998); m 16 i T + 27,16 ni h ( T, X ) = 100. ai 1. X (25) i= 1 27,16 burada, X amonyağın mol oranı olup (25a) nolu denklem ile bulunabilir (Sun, 1998); 18,015. X X = 18,015. X + 17,0.(1 X ) (25a) Tablo 2. Denklem 25 de kullanılan katsayılar i mi ni ai i mi ni ai , , , , , , , , , , , , , , , , Amonyak-su eriyiğinin ögül hacmi, sıcaklık ve konsantrasyona bağlı olarak aşağıda verilmiştir (Sun, 1998); i j v ( T, X ) = a. T. X (26) j= 0 i= 0 ij Tablo. Denklem 26 da kullanılan katsayılar i j aij i j aij i j aij i j aij 0 0 9, , , , , , , , , , , , , , , , ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Amonyak-su eriyiği kullanan absorpsiyonlu soğutma sistemlerinin perormansının belirlenebilmesi için Termodinamik Öellikler kısmında verilen iadelerden yararlanarak, temel enerji ve kütle dengesi denklemleri bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Çevrimin simülasyonu oluşturularak, adet eşanjörün arklı etkenlik değerlerinde ve arklı kaynatıcı, buharlaştırıcı, yoğuşturucu ve absorber sıcaklıklarında sistemin perormansı incelenmiştir. Tablo 4 de T k =90 C, T y =40 C, T a =5 C ve T b =10 C için çevrimin çeşitli noktalarında akışkanların termodinamik öellikleri verilmiştir. Burada eşanjörlerin etkenliği 0,2 alınmıştır. Çevrimde kullanılan eşanjörlerin amonyak ve amonyak-su eriyiğinin sıcaklığını ne ölçüde etkilediği tabloda detaylı olarak görülmektedir. 1 noktasında kaynatıcıdan çıkan amonyağın sıcaklığı eşanjörde 10,24 C aalırken bu esnada 8 noktasında absorberden ayrılan eriyiğin sıcaklığı ise ancak 1,7 C 115

6 artmaktadır. Oysa 1 nolu eşanjörde ise aynı etkenlik değeri için eriyiğin sıcaklığı yaklaşık 8,5 C artmaktadır. Çünkü, kaynatıcıdan ayrılan sa amonyağın debisi, engin ve akir eriyik debilerine göre çok daha küçüktür. Bu nedenle, amonyağın sıcaklığındaki değişim engin eriyiğe göre daha ala olmaktadır. Tablo 5 de eşanjör etkenliklerinin 0 ve 0,6 olması durumları için ısıl kapasiteler verilmiş olup sistemin çalışma sıcaklıkları Tablo 4 deki ile aynı alınmıştır. Sistemde eşanjör kullanılmaması durumunda sistemin değeri 0,445 olmaktadır. Eşanjörlerin etkenliklerinin 0,6 olması durumunda ise buharlaştırıcı hariç sistemde kullanılan elemanların kapasiteleri düşmekte ve, 0,59 değerine ulaşmaktadır. Kapasitelerdeki en belirgin aalma kaynatıcıda gerçekleşmektedir. Buharlaştırıcı kapasitesindeki artış ise nolu eşanjörden kaynaklanmaktadır. 1 nolu eşanjörde ısı geçişi, amonyağa göre debisi yüksek olan eriyikler arasında gerçekleştiğinden daha ala olmaktadır. Tablo 4. Çevrimin çeşitli noktalarında NH -H 2 O eriyiğinin termodinamik öellikleri Konum T ( C) P (kpa) X (%) h (kj/kg) Kaynatıcıdan amonyak buharının çıkışı (1) 90,00 155, ,00 161,48 Yoğuşturucuya amonyak buharının girişi (2) 79,76 155, , ,720 Yoğuşturucudan sıvı amonyağın çıkışı () 40,00 155, ,00 67,100 Buharlaştırıcıya amonyağın girişi (5) 6,87 614, ,00 51,521 Buharlaştırıcıdan amonyağın çıkışı (6) 10,00 614, ,00 145,00 Absorbere amonyak buharının girişi (7) 15,15 614, , ,88 Absorberden engin eriyiğin çıkışı (8) 5,00 614,947 58,67-81,126 2 nolu eşanjörden engin eriyiğin çıkışı (9) 6,70 614,947 58,67-7,24 1 nolu eşanjöre engin eriyiğin girişi (10) 6,91 155,816 58,67-72,2 Kaynatıcıya engin eriyiğin girişi (11) 45, 155,816 58,67-2,729 Kaynatıcıdan akir eriyiğin çıkışı (12) 90,00 155,816 44,99 160,607 Absorbere akir eriyiğin girişi (14) 79,8 614,947 44,99 108,09 Tablo 5. Çevrimdeki her elemanın birim soğutucu akışkan kütlesi için ısıl kapasiteleri Isıl kapasite (kj/kg) Eşanjörlerin etkenliği, 0 Eşanjörlerin etkenliği, 0,6 Kaynatıcı (qk) 249, ,754 Yoğuşturucu (qy) 1264,8 1169,184 Buharlaştırıcı (qb) 1086, ,96 Absorber (qa) 2265, ,570 Pompa (wp) 4,064 4,064 1 Nolu Eşanjör (qex,1) 0,000 47,516 2 Nolu Eşanjör (qex,2) 0,000 95,154 Nolu Eşanjör (qex,) 0,000 46,76 0,445 0,59 Şekil 2 de, kaynatıcıya giren eriyiğin sıcaklığının artırılması amacıyla kullanılan 1 nolu eşanjörün etkenliğinin sistemin değeri üerindeki etkisi görülmektedir. Şekilde verilen şartlarda T k =90 C, T y =40 C, T a =40 C, T b =10 C dir ve 2 ve nolu eşanjörlerin etkenliği sıır alınmıştır. Verilen şartlarda sistemde eşanjörlerin olmadığı durumda yaklaşık 0,9 dur. Eşanjörün etkenliğinin artışıyla engin eriyiğin sıcaklığı arttığından kaynatıcıda eriyiğe aktarılması gerekli ısıl enerji ihtiyacı aalmakta ve Şekil 2 den de görüldüğü gibi artmaktadır. Eşanjörün etkenliğinin 1 olması durumunda akir eriyik, engin eriyiğin giriş sıcaklığına yani 40,2 C ye (pompa çıkış şartlarına) kadar inerken engin eriyik ise 80,7 C ye kadar ısınmaktadır. Bu esnada kaynatıcı kapasitesi ise 2774,08 kj/kg dan 1655,56 kj/kg a düşmektedir. Kaynatıcı kapasitesindeki bu düşüşten dolayı sistemin perormansı yaklaşık %70 oranında artarak, 0,66 değerine ulaşmaktadır. Şekil de, absorberden çıkan engin eriyik ile kaynatıcıdan çıkan kıgın amonyak buharı arasındaki ısı geçişi için kullanılan 2 nolu eşanjörün etkenliğinin sistemin değeri üerindeki etkisi görülmektedir. Sistemin çalışma sıcaklıkları Şekil 2 deki sıcaklıklar ile aynı olup, 1 ve nolu eşanjörlerin etkenliği sıır alınmıştır. Eşanjörün etkenliği arttıkça kaynatıcıdan ayrılan kıgın amonyak buharının kıgınlığı alınmakta ve doymuş şartlara yaklaşmaktadır. Bu esnada absorberden ayrılan 116

7 eriyik bir miktar daha ısınarak kaynatıcıya gönderilmektedir. 2 nolu eşanjörün etkenliğinin 1 olması durumunda kaynatıcı kapasitesi 2774,08 kj/kg dan 2619,22 kj/kg a inmekte ve yaklaşık %6 oranında artarak 0,415 değerine ulaşmaktadır. Amonyak buharı, eşanjörü doymuş şartlarda terk ettiğinde engin eriyiğin sıcaklığı 45,8 C ye çıkmaktadır. Görüldüğü gibi, 2 nolu eşanjörün sistemin perormansına etkisi, 1 nolu eşanjöre göre oldukça düşük kalmaktadır. Ancak 2 nolu eşanjör, amonyağın kıgınlığının alınmasından dolayı yoğuşturucu kapasitesini bir miktar (yaklaşık %12) düşürmektedir Nolu Eşanjörün Etkenliği Nolu Eşanjörün Etkenliği Şekil 2. Şekil. değerinin 1 nolu eşanjörün değerinin 2 nolu eşanjörün etkenliği ile değişimi etkenliği ile değişimi Şekil 4 de, sistemin soğutma kısmında bulunan nolu eşanjörün etkenliğinin sistemin değeri üerindeki etkisi görülmektedir. Sistemin çalışma sıcaklıkları Şekil 2 ve deki şartlarla aynıdır. Doğal olarak yaklaşık 0,9 değerinden başlamakta ve eşanjörün etkenliği arttıkça artmaktadır. Buharlaştırıcıya giren amonyağın sıcaklığının dolayısıyla entalpisinin aalması, buharlaştırıcının girişi ile çıkışı arasındaki entalpi arkını artırdığından, soğutucu akışkanın birim kütlesi için sistemin soğutma kapasitesi artmaktadır. Etkenliğin 1 olması durumunda sistemin soğutma kapasitesi yaklaşık %14 artmakta ve bu değer aynı oranda sistemin perormansına yansımaktadır. nolu eşanjörün sistemin perormansına etkisi, 1 nolu eşanjöre göre daha a olmasına rağmen 2 nolu eşanjöre göre daha aladır Nolu Eşanjörün Etkenliği Eex,1=0.6 E ex,1= T a =40 0 C 0.1 T y =40 0 C T b =10 0 C Kaynatıcı Sıcaklığı ( 0 C) Şekil 4. Şekil 5. değerinin nolu eşanjörün değerinin kaynatıcı etkenliği ile değişimi sıcaklığı ile değişimi Şekil 5, 6, 7 ve 8 de, eşanjörler arasında sistemin perormansını en ala etkileyen 1 nolu eşanjörün etkenliği ile arklı kaynatıcı, buharlaştırıcı, yoğuşturucu ve absorber sıcaklıklarında sistemin perormans eğrileri görülmektedir. Sistemin çalışma şartları şekiller üerinde verilmiştir. Şekil 5 ve 6 da, 1 nolu eşanjör etkenliğinin 0,2 ve 0,6 olması durumunda arklı kaynatıcı ve buharlaştırıcı sıcaklıklarında sistemin değerinin değişimi görülmektedir. Kaynatıcı ve buharlaştırıcı sıcaklıklarındaki artış, engin ve akir eriyik konsantrasyonları arasındaki arkı artırmakta ve dolayısıyla dolaşım oranını (FR) aaltmaktadır. FR değerinin aalmasıyla kaynatıcı kapasitesi aalmakta bu nedenle artmaktadır. Şekil 7 ve 8 de, 117

8 yoğuşturucu ve absorber sıcaklıklarının sistemin değeri üerindeki etkisi görülmektedir. Yoğuşturucu ve absorber sıcaklıklarının artmasıyla, kaynatıcı ve buharlaştırıcı sıcaklıklarının artışında görülen etkinin tersi gerçekleşerek engin ve akir eriyik konsantrasyonları arasındaki ark aalmakta, dolayısıyla FR artmaktadır. FR değerinin artması kaynatıcı kapasitesini artırarak sistemin değerini düşürmektedir Eex,1=0.6 Eex,1= T k =90 0 C 0.1 T a =40 0 C T y =40 0 C Buharlaştırıcı Sıcaklığı ( 0 C) Eex,1=0.6 Eex,1= T k =90 0 C 0.2 T a =40 0 C T b =10 0 C Yoğuşturucu Sıcaklığı ( 0 C) Şekil 6. Şekil 7. değerinin buharlaştırıcı değerinin yoğuşturucu sıcaklığı ile değişimi sıcaklığı ile değişimi Eex,1=0.6 Eex,1= T k =90 0 C T y =40 0 C T b =10 0 C Absorber Sıcaklığı ( 0 C) Şekil 8. değerinin absorber sıcaklığı ile değişimi 5. SONUÇ Absorpsiyonlu soğutma sistemlerinde kullanılan eşanjörlerin ve sistemin çalışma sıcaklıklarının sistemin perormansı üerindeki etkilerinin belirlenebilmesi için yapılan bu çalışmada elde edilen bulgular öetle şunlardır; - Kaynatıcıdan çıkan akir eriyik yardımıyla engin eriyiğin sıcaklığının artırılması için kullanılan 1 nolu eşanjör sistemin perormansını en ala etkileyen eşanjör olmaktadır. - 1 nolu eşanjörde gerçekleşebilecek maksimum ısı geçişinde (E ex,1 =1 durumunda), yaklaşık %70 oranında artarak 0,66 değerine ulaşmaktadır. Bu esnada eşanjörde, engin ve akir eriyik arasında gerçekleşen ısı geçişi miktarı 111,91 kj/kg dır. - 2 nolu eşanjör, gö önüne alınan şartlarda değerini en ala %6 oranında artırmakta ve diğer eşanjörlere göre değerini en a oranda etkileyen eşanjör olmaktadır. 2 nolu eşanjörde maksimum gerçekleşebilecek ısı geçişi miktarı, amonyak buharının eşanjörü doymuş şartlarda terk etmesi durumunda gerçekleşip 154,86 kj/kg dır. - nolu eşanjör, değerini en ala %14 oranında artırarak sistemin perormansı üerindeki etkisi 1 ve 2 nolu eşanjörler arasında kalmaktadır. Etkenliğin 1 olması durumunda buharlaştırıcıdan çıkan amonyak buharı yoğuşturucu sıcaklığına kadar ısınmaktadır. Bu esnada sıvı haldeki amonyak daha da soğuyarak buharlaştırıcıya girmekte ve sistemin soğutma 118

9 kapasitesi dolayısıyla değeri artmaktadır. Eşanjörde gerçekleşebilecek maksimum ısı geçişi 77,89 kj/kg dır. - Kaynatıcı sıcaklığının artışıyla akir eriyik konsantrasyonu aalmakta, buharlaştırıcı sıcaklığının artışıyla engin eriyik konsantrasyonu artmaktadır. Bu iki etki de FR oranını aalttığından artmaktadır. - Yoğuşturucu sıcaklığının artışıyla akir eriyik konsantrasyonu artmakta, absorber sıcaklığının artışıyla engin eriyik konsantrasyonu aalmaktadır. Bu iki etki de FR oranını artırdığından aalmaktadır. 6. SEMBOLLER ASS : Absorpsiyonlu soğutma sistemi : Perormans katsayısı, boyutsu c p : Ögül ısı, kj/kg C FR : Dolaşım oranı, boyutsu h : Entalpi, kj/kg m& : Kütlesel debi, kg/s P : Basınç, kpa q : Soğutucu akışkanın birim kütlesi başına ısıl yük, kj/kg Q : Isıl güç, kw T : Sıcaklık, C v : Eriyiğin ögül hacmi, m /kg w : Soğutucu akışkanın birim kütlesi başına pompanın çektiği enerji, kj/kg W : Pompanın çektiği güç, kw X : Konsantrasyon ε : Eşanjör etkenliği, boyutsu Alt indisler a : Absorber b : Buharlaştırıcı bd : Su buharının doyma sıcaklığı bh : Buhar ex : Eşanjör : Fakir H 2 O : Su k : Kaynatıcı kbh : Kıgın buhar max : Maksimum min : Minimum NH : Amonyak ort : Ortalama p : Pompa s : Sıvı y : Yoğuşturucu : Zengin 7. KAYNAKLAR 1. ASHRAE, (199). ASHRAE handbook Fundamentals, chapter 1. Atlanta: American Society o Heating, Rerigeration and Air-Conditioning Engineers. 4p. 119

10 2. Horu, İ. (1990) Absorpsiyonlu Soğutma Sistemlerinden Amonyak-Su Çiti İle Lityum Bromür-Su Çitinin Mukayesesi, Yüksek Lisans Tei. Bursa. 147s.. Horu, İ (1998) A comparison between ammonia-water and water-lithium bromide solutions in vapor absorption rerigeration systems. Int. Comm. Heat and Mass Transer, Vol. 25, No. 5, p. 4. Laarin, R.M., Gasparella, A., Longo, G.A. (1996) Ammonia-water absorption machines or rerigeration: theoretical and real perormances. International Journal o Rerigeration, Vol. 19, No. 4, p. 5. Mostaavi, M, Agnew, B. (1996) The impact o ambient temparature on lithium bromide-water absorption machine perormance. Applied Thermal Engineering, Vol. 16, No. 6, p. 6. Seara, J. F., Vaque, M. (2001) Study and control optimal the generation temperature in NH -H 2 O absorption rerigeration systems. Applied Thermal Engineering, Vol. 21, 4-57p. 7. Stoecker, W.F., Jones, J.W. (1982) Rerigeration And Air Conditioning, McGraw-Hill International Editions, Singapore p. 8. Sun, D.W. (1998) Comparison o the perormance o NH -H 2 O, NH -LiNO and NH -NaSCN absorption rerigeration systems. Energy Conversion, Vol. 9, No. 5/6, 57-68p. 120