4.4. SOĞUK SU DEPOLAMALI BİR İKLİMLENDİRME SİSTEMİNİN MODELLENMESİ VE BİLGİSAYARDA SİMÜLASYONU



Benzer belgeler
EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

Makale. ile ihtiyacın eşitlendiği kapasite modülasyon yöntemleri ile ilgili çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiştir

1.1 Yapı Dinamiğine Giriş

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

AirMidi Serisi Isı Pompaları

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik I Bütünleme Sınavı (02/02/2012) Adı ve Soyadı: No: İmza:

Havalandırma Cihazlarında Isı Geri Kazanım ve Toplam Enerji Verimliliğinin Simülasyonu

HAVA SOĞUTMALI BİR SOĞUTMA GURUBUNDA SOĞUTMA KAPASİTESİ VE ETKİNLİĞİNİN DIŞ SICAKLIKLARLA DEĞİŞİMİ

ISI TEKNİĞİ LABORATUARI-1

SABANCI CENTER SOĞUTMA SĐSTEMĐ

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Ýklimlendirme Yapýlacak Tesislerde Enerji Tasarrufu Tedbirleri

İKLİMLENDİRME NEDİR?

ISI DEĞİŞTİRİCİLERLE İLGİLİ ÖRNEK SORU VE ÇÖZÜMLERİ

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MOTORLAR LABORATUARI

AirMaxi Serisi Isı Pompaları


DENEY FÖYLERİ DENEYSAN EĞİTİM CİHAZLARI SANAYİ VE TİCARET LTD. ŞTİ.

KURU TĠP SOĞUTMA KULELERĠNDE HAVANIN SABĠT MUTLAK NEM VEYA BAĞIL NEMDE ISINMASININ ANALĠZĠ

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SU-SU ÇİFTİ TÜRBÜLANSLI AKIŞ ISI EŞANJÖRÜ DENEYİ ISI EŞANJÖRÜNDE ETKENLİK TAYİNİ DENEYİ

Aşağıdaki tipleri vardır: 1- Kondenser Tipine Göre: - Hava Soğutmalı Tip -Su Soğutmalı Tip - Kondensersiz Tip (Remote Condenser Chiller)

ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ

EVHRAC 3 YIL. Avantajları. Fonksiyonu. Modeller

Isı Pompası Otel Uygulamaları Eğitim Sunumu ANTALYA

010 SİSTEMİ. TEKNOSİSTEM MÜHENDİSLİK - Gazcılar Cad. Anafarta Sok. No:1/A BURSA, Tel:(224) Faks:

Doğal tazeliğinde ürünler, doğal serinliğinde mekanlar... hassas kontrollü klima cihazları

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 5 PSİKROMETRİK İŞLEMLERDE ENERJİ VE KÜTLE DENGESİ

A. PROJE BİLGİLERİ 2 B. DEPO HACMİ 4 C. YAPI BİLEŞENLERİNİN ÖZELLİKLERİ VE ISI İLETİM KATSAYILARI 5 1)DIŞ DUVAR 5 2)İÇ DUVAR 5 3)TAVAN 6 4)TABAN 6

Yrd. Doç. Dr. Hüseyin BULGURCU Prof. Dr. Cemal OKUYAN MAYIS 2012 ÇANKIRI

BÖLÜM 3 SOĞUTMA YÜKÜ HESAPLAMALARI

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

NOVA. The Power to Save Energy. HAVA SOĞUTMALI MULTİ - TANDEM SCROLL KOMPRESÖRLÜ SU SOĞUTMA ÜNİTELERİ AYTEK SOĞUTMA SİSTEMLERİ

HAVA ARAÇLARINDAKİ ELEKTRONİK EKİPMANLARIN SOĞUTULMASINDA KULLANILAN SOĞUTMA SIVILARININ PERFORMANSA BAĞLI SEÇİM KRİTERLERİ

MİDEA ISI POMPASI-HAVUZ /SPA SU ISITMA

Normal Hasılat Tablolarının Düzenlenmesi adlı II. Ödev için gerekli verilerin nasıl sağlanacağı aşağıda sırasıyla açıklanmıştır.

MİDEA MARKA ISI POMPASI- TİCARİ TİPLER YALNIZ SICAK SU ISITMA

Cihazlar yalnızca soğutma modunda çalışmaktadır.

Pano Soğutmasında Devrim Yaptık... SPLIT TYPE CABINET AIR CONDITIONERS DIŞ ÜNİTELİ PANO KLİMALARI

GIDALARIN SOĞUTULMALARINDA SOĞUTMA YÜKÜ VE HESAPLANMASI

ISI TEKNİĞİ LABORATUARI-2

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

TAM KLİMA TESİSATI DENEY FÖYÜ

SU KAYNAKLI I SI POMPALARI

2. Teori Hesaplamalarla ilgili prensipler ve kanunlar Isı Transfer ve Termodinamik derslerinde verilmiştir. İlgili konular gözden geçirilmelidir.

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

HAVA SOĞUTMALI SU SOĞUTMA ÜNİTESİ AYTEK SOĞUTMA SİSTEMLERİ

4.5. SOĞUTMA KULELERİNİN BOYUTLANDIRILMASI İÇİN BİR ANALIZ

ISI GERİ KAZANIM ve SUDAN SUYA ISI POMPASI UYGULAMASI

VITOclima 300-s/HE Free Joint DC Inverter Çoklu klima sistemleri

The Power to Save Energy.

EKONOMİK ISITMA-SOĞUTMA ÇÖZÜMLERİ

B) KONDENSERLER. Q=m x Cp x ΔT. Kondenserleri su veya hava kullanma durumuna ve yapılış şekillerine göre 6 grupta toplamak mümkündür.

ENERJİ DEPOLAMALI LiCl-H 2 O ÇİFTİYLE ÇALIŞAN ABSORPSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMİNİN PERFORMANS ANALİZİ

Isıtma tesisatında yıllık yakıt miktarı hesaplanarak, yakıt deposu tesisin en az 20 günlük yakıt gereksinimini karşılayacak büyüklükte olmalıdır.

Nominal soğutma kapasitesi

SU SOĞUTMA GRUPLARINDA ISININ GERİ KAZANIMI

Havadan Suya Isı Pompası Seçim Programı / ver.1.4

Havuz Mekanik Tesisat Hesabı

BİR OTELİN SICAK SU İHTİYACININ SUDAN SUYA ISI POMPASIYLA DESTEKLENMESİ VE SİSTEMİN TERMOEKONOMİK ANALİZİ

PARALEL AKIŞLI ISI EŞANJÖRÜ DENEYİ

kw Konvansiyonel Hermetik Kombiler

AYTEK SOĞUTMA SİSTEMLERİ HAVA SOĞUTMALI SU SOĞUTMA ÜNİTELERİ

Isıtma Sistemlerinde Kullanılan Plakalı Isı Değiştiricilerin Termodinamik Analizi

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFER LABORATUVARI SUDAN SUYA TÜRBÜLANSLI AKIŞ ISI DEĞİŞTİRİCİSİ

KLİMA NEDİR? NASIL ÇALIŞIR? NE YAPAR?

ĠKLĠMLENDĠRME DENEYĠ

ISI DEĞİŞTİRİCİ (EŞANJÖR) DENEYİ

NibeSplit Hava Kaynaklı Isı Pompaları ve Daikin Altherma Hava Kaynaklı Isı Pompaları Teknik Karşılaştırmaları

KMB405 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı II. Isı Pompası Deneyi. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

EVAPORATİF SOĞUTMA DENEYi

Enervis H o ş g e l d i n i z Ocak 2015

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Final Sınavı (22/05/2017) Adı ve Soyadı: No: İmza:

SANTRALLERİ SICAK SULU ISITMA DENGELENMESİ. üçüka Dokuz Eylül Üniversitesi Makina Müh. M

Tekvum Savunma Teknolojileri ve Endüstriyel Ürünler A.Ş.

formülü verilmektedir. Bu formüldeki sembollerin anlamları şöyledir: için aşağıdaki değerler verilmektedir.

DİKEY TİP TOPRAK KAYNAKLI ISI POMPASI KULLANIMINDA GÜNEŞ ENERJİ DESTEĞİNİN ARAŞTIRILMASI

SOĞUK DEPOLAR İÇİN R-404A ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLI BUHAR ŞIKIŞTIRMALI SOĞUTMA SİSTEM ELEMAN KAPASİTELERİNİN BİLGİSAYAR PROGRAMIYLA BELİRLENMESİ

PARALEL VE ZIT AKIŞLI ISI DEĞİŞTİRİCİLERİ DENEYİ

ÖZGEÇMİŞ. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Osmaniye/Türkiye Telefon : /3688 Faks :

Havadan Suya Isı Pompası

ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ KMB 405 KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ LABORATUVARI - 3

AYTEK COOLING SYSTEMS SU SOĞUTMALI CHILLER + TCU

KOMPLE ÇÖZÜM ÇEVRE DOSTU ESNEK ÇÖZÜM. Tekli Uygulama. İkili Uygulama. Montaj Kolaylığı

OTG-130 BİLGİSAYAR KONTROLLÜ ISI DEĞİTİRİCİ EĞİTİM SETİ.

ÇİFT KADEMELİ SOĞUTMA ÇEVRİMLERİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ

TEKNİK HİZMETLER KLİMA BAKIM İŞLETME BİRİMİ TALİMATLARI

AYTEK COOLING SYSTEMS INVER HAVA SOĞUTMALI INVERTER KOMPRESÖRLÜ SU SOĞUTMA ÜNİTELERİ.

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

AirMini Serisi Isı Pompaları

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Nesrin İLGİN

Haier VS Gree & Midea

BİR OFİS İÇİN TERMAL KONFOR ANALİZİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE SAYISAL ÇÖZÜMÜ

ENDÜSTRİDE VE TİCARİ YAPILARDA DOĞAL SOĞUTMA (FREE COOLING) SİSTEMLERİNİN UYGULANMASI

Bir Kimyasal Üretim Tesisinde Absorbsiyonlu Soğutucu ile Atık Isı Geri Kazanımı

24/30-28/35-32/40 kw Premix Sistemli Yoğuşmalı Kombiler

Paket Tip Isı Pompaları

Transkript:

4.4. SOĞUK SU DEPOLAMALI BİR İKLİMLENDİRME SİSTEMİNİN MODELLENMESİ VE BİLGİSAYARDA SİMÜLASYONU Mazhar Ünsal * Murtaza Yıldırım ** Asaf Varol ** Özet Bu çalışmada, iklimlendirme sistemi kondenserinin enerji deposu olarak kullanılan bir tanktaki su ile soğutulması ve anılan enerji deposunun da hava sıcaklığının düşük olduğu gece saatlerinde bir ısı değiştirgeciyle soğutulması durumunda iklimlendirme sisteminin modellenmesi ve bilgisayarda simülasyonu yapılmıştır. Geceleri düşük sıcaklık da ki hava ile soğutulan suyun depolanması ve gündüzleri kondenserin soğutulmasında kullanılmasının İklimlendirme sisteminin günlük enerji bilançosu üzerindeki etkisinin kuramsal yöntemle teshili sunulan araştırmanın amacım oluşturmaktadır. * Gaziantep Ünv.. Müh. Fak., Gaziantep ** Fırat Ünv. T.E.F., Elazığ 795

MODELLING AND COMPUTER SIMULATION OF AN AIR CONDITIONING SYSTEM WTH A COLD WATER STORAGE TANK ABSTRACT Modelling and computer simulation of an air conditioning system with a cold storage tank is ihe subject of this invesligation. The cold storage tank is cooled by low lemperature nighitime atmospheric air via an air/water heat exchanger and the air conditioning system condenser is cooled by the water in the cold storage tank during daytime whcn the air conditioning system is operational. The purpose of the study is the estimation of the effects daily cold storage on the daily energy balance of the air conditioning system. 1. GİRİŞ İncelenen sistem Şekil 1 de gösterilmiştir. Sistem saatlik ısı kazançları bilinen bir bina, bu binanın iklimlendirilmesi için kullanılan evaparatör-kompresör-kondenser grubu, bir adet su deposu İle suyun geceleri soğutulmasında kullanılan havadan/suya karşıt akışlı bir ısı değiştirgecinden oluşmakladır. Modellemede, öncelikle ilk prensiplerden hareketle, sistemdeki her eleman için enerji bilançoları yazılacaktır. Tamamlanan problem formülasyonu sonlu farklar yöntemiyle bilgisayarda çözülerek sistemdeki sıcaklıkların gün boyunca değişimi hesaplanacak ve sistemin günlük enerji bilançosu simülasyon neticesinde tespit edilecektir. Simülasyondan elde edilen sonuçların yardımıyla, soğuk su depolamalı iklimlendirme sisteminin 24 saatlik periyodik çalışmasına ilişkin kuramsal sonuçlar grafiklerle gösterilecektir. 796

2. ANALIZ Şekil 1 de gösterilen sistemin her elemanı için model denklemler yazılacaktır. Klimatize edilen ortamda fan-coil üniteleri bulunduğu varsayılacaktır. Ortam fan-coil üniteleri için Kaynak [1] deki eşanjörler ile ilgili formülasyondan yararlanılarak ifadeleri yazılabilir. (2a) ifadesinde.cp Tr < c w T w olması halinde X=1 aksi takdirde X = (C min /C max ) fc alınır. Klima evapöralörü için; Klima kompresörü için: (3a) (4a-5a) 797

Klima kondenseri için: Su deposu için; (6a) Isı değiştirgeci için: (7a) (8a) Klimatize edilen ortam için: (9a) Yukarıdaki (1a)-(9a) ifadeleri simgeler kısmında tanımlanmış olan q. f. R, N. ve w değişkenleri kullanılarak boyutsuz hale getirilecektir. Bu işlem sonunda elde edilen ifadeler aşağıda verilmiştir. Ortam fan-coil üniteleri için: (1b-2b) (2a) ifadesinde C p r < c w / w olması halinde X = 1 aksi takdirde X =(C min /C max ) fc alınır. Klima evapöralörü için: Klima kompresörü İçin: (3b) 798

Klima kondenseri için: (4b-5b) Su deposu için (6b) Isı değiştirgeci için: (7b) Klimatize edilen ortam için: (8b) (9b) yukarıdaki denklemde δ 1 çarpanı klima kompresörü çalışırken δ 1 =1, aksi halde δ 1 =0 alınacaktır. (2b) ifadesi Ф wo (3b) ifadesindeki yerine konularak Ф wo problemden yok edilecektir. Ayrıca, qfc=qc olduğundan (1b) eşitliğinde qfc yerine q e yazılacaktır. Daha sonra. (1b) ifadesinde Ф wi çekilerek (3b) ifadesindeki yerine konulduğunda (10a) ifadesi elde edilir. (4b) kullanılarak q e terimi problemden yok edildiğinde (5b),(9b) ve (10a) numaralı denklemler aşağıdaki şekilde yazılabilirler. 799

(10b) kullanılarak Ф e terimi (5c) ifadesinden yok edilirse (5c-9c-10b) çözülerek (5d) bulunur. (6b) kullanılarak Фc yok edilirse. (5d) ifadesi q c için (11) ifadesi bulunur. Bu ifadedeki a, b, c terimleri simgeler kısmında verilmiştir. q s teriminin q c ile q he nin farkına eşit olması nedeniyle, depodaki su sıcaklığı için aşağıdaki boyutsuz adi türevli denklem elde edilir. (7c) Yukarıdaki (7c) ve (9c) denklemleri kullanılarak; depo sıcaklığı ile ortam sıcaklığının boyutsuz zamanla değişimi için bir bilgisayar simülasyon programı hazırlanmıştır. Ortam sıcaklığı belli bir otomatik kontrol değerinin üzerine çıktığı zaman kompresör çalıştırılır ve δ 1 =1, olur. Ortam sıcaklığı otomatik kontrol alt ayar noktasına ulaştığı zaman δ 1 =0 olur. Dış ham alçaklığı depo suyu sıcaklığından düşük olduğunda ısı değiştirgeci sirkülasyon pompası çalıştırılır. (δ 2 =1) aksi halde ısı değiştirgeci devre dışı bırakılır (δ 2 =0). 800

(7c) ve (9c) denklemleri Newton yöntemi kullanılarak bilgisayarda çözülmüştür. t = 1 boyutsuz zaman aralığı 24 saate eşittir. Problemde S. w, q, Y, R, Rç fc. Nc. β,p, Rfc s,rhe fc,nhe ve Фa olmak üzere 13 adet boyutsuz parametre mevcuttur. 3. BOYUTSUZ PARAMETLERiN TESBİTİ Bu tebliğde örnek bir uygulama ele alınacak, yaz kliması yapılacak bir sistem incelenerek, sistem İçin tasarım ısı yükü, saatlik yük dağılımı ve dış hava çanları belirlenecek, boyutsuz sistem parametreleri de belirlendikten son (7c) ve (9c) denklemlerinin bilgisayarda Newton yöntemiyle çözülmesi sonucu elde edilen sistem simülasyonuna ilişkin sonuçlar grafiklerle gösterilecektir. İncelenecek 400 m 2 alanı olan ortamın yaz kliması için tasarım ısı yükünün 20 kw olduğu kabul edilecektir. Klimatize edilecek ortamın 1200m 3 hacimde 1440 kg hava kütleşme sahip olduğu varsayılacakladır. Ortam fancoil üniteleri 22C-10C=12C sıcaklık farkında 40 kw yük kaldıracak kapasitede seçilerek. ortam fan-coil ünitelerinin (UA) değeri (UA)fc = 40kw/12C = 3.33 kw/c kabul edilecektir. Bir varsayıma göre boyutsuz S parametresi S=(1440kJ/C)/((3.33kW/C)(24hr)(3600s/hr)) == 0.0125 olur. T sıcaklığı 288K alınacaktır. Soğutma kompresörü gücü 10kW seçildiğinde w boyutsuz sayışı w = (10kW)/(3.33 kw/k)(288k)=0.001 olur. Her saat için boyutlu ısı yükü (UA) T çarpımına bölünerek her saatteki boyutsuz ısı yükü tespit edilir. örneğin, anlık ısı yükü 4kW ise, boyutsuz ısı yükü q Ld =(4kW)/(3.33kW/K)(288K)=0.00417 olur. Kompresör modellemesinde 10kW motor kapasiteli bir kompresör esas alınarak y= 1.04 ve β = 0.183 seçilecektir. Fan-coil su ve hava debileri eşit olsun (X=1). Evaparatör etkinliği =(10-6}/(10-0) =0.4 801

kabul edilerek evaporatör için N e =(UA) e /( C min ) e =(4.96k\V/C)/(0.4)(2.3 kg/s)(4.18 kj/kgc)=1.3 alınacaktır. Fan-coil unites: için N fc (UA) fc /( C min )=(3.33kW/C)/(0.25)(2.3kg/s)(4.18kJ/kgC)=1.4 bulunur. fc = (10-6)/(22-6) = 0.25 alınacaktır. R e.fc = (UA) fc /(UA) e =3.33/4.96 = 0.6 - olur. Bu değerler için R boyutsuz sayışı R = (0.67)1.3+(1-0-25)1.4=1.9 bulunur. 40C-20C = 20C maksimum sıcaklık farkında 50000 kw kapasiteli condenser seçilecektir. Bu kondenser için logaritmik ortalama sıcaklık farkı olur. ve T LM = (20-10)/ln(20/10) = 15C (UA) c = 50000/15 = 3.33kW/C bulunur. Böylece olur olacaktır. R fc =(UA)fc/(UA)c=3.33/3.33 = 1 ( C min ) c = 50000/(40-20) = 2500 W/c Nc= (UA)c/( C min )c = 3.33/2.5 = 1.3 olur. 10 m 3 lük depo için p boyutsuz sayışı, olur. p=(1000)(10)(4.!8)/3.33(24)3600 = 0.145 Su tankı izolasyonunun 5cm kalınlıkta camyünü olması ve tank toplam dış yüzey alanının 28m 2 olduğu kabul edilirse (UA) s 17 W/C olur. Böylece R fc =(UA) s /(UA) fc =17/3333=0.005 olur. Tank suyunu soğulmak için iki adet her biri 15000 kcal/hr kapasiteli sudan havaya ısı esanjörü kullanılacaktır. Bu durumda R he. fc =(UA) fc /(UA) he = 3333/1800 = 1.9 802

olur. olur. parametreleri N he =(UA) he / C minhe =(1800W/C)/(0.362)(8000) = 0.62 Yukarıdaki hesaplamalar neticesinde seçilen sistemin boyutsuz S=0.0125, W =0.001.y=1.04, β = 0.183, R= 1.9. R cjc =1.3. p = 0.145, R fce =0.005, R hefc = 1-9 ve N he = 0.62 olarak hesaplanmıştır. Şekil 2: Dış Hava, Tank ve Kondenserin 24 Saatlik Peryodik Sıcaklık Dağılımları 803

Şekil 3: Klimatize Edilen Ortamın ve Eşanjöriin 24 Saatlik Peryodik Yük Dağılımları 4. ÖRNEK SİMÜLASYON Sistem parametrelerinin bir önceki kısımda özet olarak belirtildiği yöntemle ve imalatçı firmanın bildirdiği cihaz parametrik değerleri kullanılarak (7c) ve (9c) denklemleri Newton yöntemiyle çözülerek sistem simülasyonu gerçekleştirilebilir. 20m 3 depo hacmi. Şekil 2 de gösterilen dış hava sıcaklık dağılımı ve bir önceki kısımda verilen boyutsuz parametrik değerler anılarak Şekil 3 de gösterilen klima yük dağılımı için simülasyon sonucu Alenen tank suyu ve kondenser günlük sıcaklık dağılımları Şekil 2 de verilmiştir. Yapılan simülasyonda δ 1 kontrol parametresinin alt ve üst kontrol sıcaklık değerleri 22C ve 24C alınmıştır. Simülasyonda, depo suyunu soğutmak amacıyla kullanılan eşanjör dış hava sıcaklığının depo sıcaklığından küçük olduğu zamanda çalıştırılmış ve eşanjörün simülasyon neticesi bulunan soğulma yük dağılımı Şekil 3 de gösterilmiştir. 804