Nem Almalı Bir Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi

Benzer belgeler
DESİSİF-EVAPORATİF SOĞUTMA SİSTEMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

NEM ALMALI BİR İKLİMLENDİRME SİSTEMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Pilot Bir Desisif İklimlendirme Sisteminde İlk Ölçüm Sonuçlarının Değerlendirilmesi

PİLOT BİR DESİSİF İKLİMLENDİRME SİSTEMİNDE İLK ÖLÇÜM SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

İNDİREK / DİREK EVAPORATİF SOĞUTMA SİSTEMLERİ KOMBİNASYONU

İklimlendirme Sistemlerinde Dış Hava Sıcaklığının Soğutucu Serpantin Kapasitesine ve Ekserji Kaybına Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

İKLİMLENDİRME SİSTEMLERİNDE DIŞ HAVA SICAKLIĞININ SOĞUTUCU SERPANTİN KAPASİTESİNE VE EKSERJİ KAYBINA ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

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

Diğer yandan Aquatherm kataloglarında bu konuda aşağıdaki diyagramlar bulunmaktadır.

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Evaporatif Soğutma Deney Raporu

SOĞUTMA ÇEVRİMLERİ 1

Isıtma Sistemlerinde Kullanılan Plakalı Isı Değiştiricilerin Termodinamik Analizi

BAZI İLLER İÇİN GÜNEŞ IŞINIM ŞİDDETİ, GÜNEŞLENME SÜRESİ VE BERRAKLIK İNDEKSİNİN YENİ ÖLÇÜMLER IŞIĞINDA ANALİZİ

Doç. Dr. Serhan Küçüka Dokuz Eylül Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü

JEOTERMAL BÖLGE ISITMA SİSTEMLERİNDE SICAKLIK KONTROLUNUN DÖNÜŞ SICAKLIĞINA ETKİSİ

Dış Ortam Sıcaklığının Soğutma Durumunda Çalışan Isı Pompası Performansına Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Havalandırma Cihazlarında Isı Geri Kazanım ve Toplam Enerji Verimliliğinin Simülasyonu

Abs tract: Key Words: Abdullah YILDIZ Mustafa Ali ERSÖZ

Deneyin Adı: İklimlendirme Sistemi Test Ünitesi (Yaz Çalışması)

EVAPORATİF SOĞUTMA VE HVAC SİSTEMLERİNDE DEC UYGULAMASI

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

İZMİR İLİ İÇİN EVAPORATİF SOĞUTMA SİSTEMLERİNİN PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

EVAPORATİF SOĞUTMA DENEYi

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

XII. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ ERGİN BAYRAK, NACİ ŞAHİN Nisan 2015, İZMİR

Nem-Alıcı ve Buharlaşma-Soğutmalı Hava Şartlandırma Sistemlerinin Çay Fabrikalarında Kullanılabilirliğinin Termodinamik Analizi

DENİZ HARP OKULU MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. İklimlendirme ve Soğutma MKM-322 3/II (2+0+0) 2 2

TEKNOPOOL. Havuz Nem Alma Cihazları

Deneyin Adı: Isı Geri Kazanımlı, Sıcaklığı Oransal Olarak Kontrol Edilen Sıcak Hava Üretim Sistemi

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

3. Versiyon Kitapta 5. Bölüm, 7. Versiyon Kitapta 6. Bölüm, soruları

TAM KLİMA TESİSATI DENEY FÖYÜ

KLS HAVUZ NEM ALMA SANTRALİ

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

T.C. BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ İKLİMLENDİRME LABORATUVARI DENEY FÖYLERİ HAZIRLAYAN

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

Proses Tekniği TELAFİ DERSİ

KLİMA SUNUM - 4 PSİKROMETRİK

Düşük küresel ısınma potansiyeline sahip hfo-1234ze akışkanın termodinamik analizi

ENDÜSTRİYEL TESİSLERDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ UYGULAMALARI-II. Prof. Dr. Durmuş Kaya Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

R1234YF SOĞUTUCU AKIŞKANININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ İÇİN BASİT EŞİTLİKLER ÖZET ABSTRACT

HAVA SOĞUTMALI SU SOĞUTMA GRUPLARINDA HAVA SOĞUTMALI KONDENSERĐN EVAPORATĐF SOĞUTMA ĐLE SOĞUTULMASI

KLS HAVUZ NEM ALMA SANTRALİ

IGK ISI GERİ KAZANIM CİHAZI. Doğu İklimlendirme A.Ş. Markasıdır

Isı Pompası Otel Uygulamaları Eğitim Sunumu ANTALYA

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

Sürdürülebilir Binalarda Isıl Depolama. Dr. İbrahim Çakmanus

HAVA KAYNAKLI ISI POMPALARI

Öğretim planındaki AKTS TERMODİNAMİK II : Yüz yüze eğitim Face to Face / e-learning / b-learning

KONTROL PANELİ. Kontrol panelinden kontrol menüsüne giriniz

TERMODİNAMİK II BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ. Dr. Nezaket PARLAK. Sakarya Üniversitesi Makine Müh. Böl. D Esentepe Kampüsü Serdivan-SAKARYA

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. İklimlendirme ve soğutma MK-315 3/Güz (2+0+0) 2 3

ĠKLĠMLENDĠRME DENEYĠ

DENEYSAN EĞİTİM CİHAZLARI SANAYİ VE TİCARET LTD. ŞTİ.

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

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

SICAKLIK VE ENTALP KONTROLLÜ SERBEST SO UTMA UYGULAMALARININ KAR ILA TIRILMASI

HASRET ŞAHİN ISI EKONOMİSİ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ/MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ (DR)

EĞİTİM PROGRAMI ÇERÇEVESİ BİRİNCİ EĞİTİM MODÜLÜ

TROPİKAL İKLİM BÖLGELERİ İÇİN UYGUN SOĞUTUCU AKIŞKAN SEÇİMİ TROPİKAL İKLİM BÖLGELERİ İÇİN UYGUN SOĞUTUCU AKIŞKAN SEÇİMİ

Dr. Murat Çakan. İTÜ Makina Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü BUSİAD Enerji Uzmanlık Grubu 17 Nisan 2018, BURSA

Bölüm 6 TERMODİNAMİĞİN İKİNCİ YASASI

I S I T M A S T A N D A R T L A R I

BGK BY-PASS DAMPERLİ ISI GERİ KAZANIM CİHAZI. Doğu İklimlendirme A.Ş. Markasıdır

GEMĐLERDE KULLANILAN VAKUM EVAPORATÖRLERĐNDE OPTĐMUM ISI TRANSFER ALANININ BELĐRLENMESĐ

DENEY FÖYÜ DENEY ADI ĐKLĐMLENDĐRME TEKNĐĞĐ DERSĐN ÖĞRETĐM ÜYESĐ DOÇ. DR. ALĐ BOLATTÜRK

SOĞUTMA KULESİ EĞİTİM SETİ DENEY FÖYÜ

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Serhat ŞENGÜR

JEOTERMAL BÖLGE ISITMA SİSTEMLERİNDE KOJENERASYON ÇEVRİMİ İLE GÜÇ ÜRETİLMESİNİN UYGULANABİLİRLİĞİ -BALÇOVA ÖRNEĞİ-

EVHRAC 3 YIL. Avantajları. Fonksiyonu. Modeller

Abs tract: Key Words: Fatih ÜNAL Derya Burcu ÖZKAN

ÇİMENTO TESİSLERİNDE ATIK ISI GERİ KAZANIMINDAN ELEKTRİK ÜRETİMİ. Hasan Çebi. Nuh Çimento 2015

İKLİMLENDİRME DENEYİ FÖYÜ

Kurutma Tekniği. Nemli Havanın Tanımı

SORULAR VE ÇÖZÜMLER. Adı- Soyadı : Fakülte No :

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. Termodinamik-2 MK-222 2/Bahar (3+0+0) 3 4

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Nesrin İLGİN

TERMODİNAMİK SINAV HAZIRLIK SORULARI BÖLÜM 4

Chill-Sim Doğal ve Evaporatif Soğutma Sistemli Chiller Gruplarının Performans ve Enerji Verimliliği Hesaplama Simülasyon Yazılımı

IHRA-HP modeli ısı pompalı ısı geri kazanım üniteleri 6 ana model ile 750 m /h'ten 4000m /h'e kadar çok geniş bir uygulama alanını kapsarlar.

Adyabatik Soğutma Sistemlerinde Nozul Yapısının Soğutma Performansına Etkilerinin Teorik ve Deneysel İncelenmesi

Dolaylı Adyabatik Soğutma Sistemi

ÖZGEÇMİŞ. Yardımcı Doçent Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi Doçent Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi

KLİMA SANTRALLERİNDEKİ BOŞ HÜCRELER İÇİN TASARLANAN BİR ANEMOSTAT TİP DİFÜZÖRÜN AKIŞ ANALİZİ

VRF DEĞİŞKEN SOĞUTUCU DEBİLİ KLİMA SİSTEMLERİ

DENİZ HARP OKULU MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. Termodinamik-2 MKM-222 2/II (3+0+0) 3 3

TOPRAK KAYNAKLI BİR ISI POMPASININ FARKLI SOĞUTUCU AKIŞKANLAR İÇİN TERMODİNAMİK ANALİZİ

EV TİPİ BİR EVAPORATİF SOĞUTUCUNUN FARKLI ORTAM SICAKLIKLARINDA SOĞUTMA PERFORMANSLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

Açılış-Genel Bilgiler Kursun amacı, kurs genel tanıtımı, derslerle ilgili bilgiler

Isı Geri Kazanım Cihazları

MIT PAKET SİSTEMLER AKILLI ÇÖZÜMLER SORUNSUZ SİSTEMLER

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

Bir Kimyasal Üretim Tesisinde Absorbsiyonlu Soğutucu ile Atık Isı Geri Kazanımı

ISI POMPASI. Abdunnur GÜNAY / FENTEK Müh.Ltd.Şti.

The Power to Save Energy.

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

Bir Mikro Kojenerasyon Sisteminde Enerji Verimliğinin Deneysel İncelenmesi

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

Transkript:

Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 26(2), ss 119-128, Aralık 2011 Çukurova University Journal of the Faculty of Engineering and Architecture, 26(2), pp 119-128, December 2011 Nem Almalı Bir Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi İrfan UÇKAN *1, Tuncay YILMAZ 1 1 Çukurova Üniversitesi, Müh Mim Fakültesi, Makine Müh Bölümü, Adana Özet Bu çalışmada nem almalı bir soğutma sisteminin termodinamik analizi yapılmıştır Bir soğutma makinesinin teorik olarak ulaşabileceği en yüksek etkinlik değeri Carnot COP değeri olarak bilinir Bu analizde Carnot COP değeri ve sistemin ikinci yasa verimi hesaplanmıştır Dış hava sıcaklığı ve bağıl nem değerlerinin sistemin gerçek COP değeri, Carnot COP değeri, soğutma kapasitesi ve ikinci yasa verimlerine etkisi incelenmiştir Carnot COP değerinin yapılan hesaplamalarda en düşük 456 olduğu ve dış hava sıcaklığının artmasına bağlı olarak azaldığı görülmüştür Anahtar Kelimeler: COP, Soğutma, Desiccant, İkinci yasa Thermodynamic Analysis of a Desiccant Cooling System Abstract In this study thermodynamic analysis of a desiccant based evaporative cooling system is carried out A cooling machine reaching theoretically the maximum coefficient of performance is known as Carnot COP The Carnot COP and second law efficiency of the system is calculated in this analysis Effect of outdoor temperature and relative humidity on actual COP, Carnot COP, cooling load and second law efficiency is investigated The minimum Carnot COP value is calculated as 456 and it is observed that the Carnot COP value is decreasing while outdoor air temperature is increasing Key words: COP, Cooling, Desiccant, Second law * Yazışmaların yapılacağı yazar: İrfan UÇKAN, Çukurova Üniversitesi, Müh Mim Fakültesi, Makine Müh Bölümü, Adana iuckan@cuedutr ÇÜMühMimFakDergisi, 26(2), Aralık 2011 119

Nem Almalı Bir Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi 1 GİRİŞ Buharlaşmalı soğutma eski çağlardan beri bilinen ve uygulanan bir yöntemdir Ancak iklimlendirilecek ortama gönderilen dış havanın nemlendirilmesi sonucu elde edilen soğutma sadece dış hava neminin çok düşük olduğu bölgelerde etkili olabilmektedir Dış hava neminin yüksek olduğu bölgelerde de evaporatif soğutmanın uygulanabilmesi için önce dış hava içindeki nemin azaltılması gerekmektedir Bu iş için çeşitli sıvı veya katı nem alıcılar kullanılmaktadır [1] Endüstriyel ve konfor iklimlendirme uygulamalarında birçok farklı sistem kullanılmaktadır Bu sistemlerin kullanımında çevresel etki, enerji tüketimi, iç ortam şartları ve ekonomiklik gibi faktörler göz önüne alınmaktadır Doğal enerji kaynaklarının hızla tükenmekte olduğu günümüzde, konvansiyonel iklimlendirme sistemleri önemli miktarda enerji sarf etmektedir Kloroflorokarbon (CFC) kullanmayan yeni soğutma ve iklimlendirme sistemlerinde bazı gelişmeler yaşanmış, bu gelişmelerle birlikte nem almalı soğutma sistemleri alternatif sistemler olarak ortaya çıkmıştır Nem almalı soğutma sistemlerinin daha verimli ve etkin kullanımları için çeşitli çalışmalar yapılmıştır Uckan ve ark[2] desisif evaporatif bir soğutma sisteminin enerji analizini termodinamiğin birinci yasasına göre yapmışlardır Yapılan bu çalışmada enerji geri kazanımının sistem performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermişlerdir Kanoğlu ve ark [3] nem almalı bir soğutma sisteminin enerji ve ekserji analizleri için bir yöntem geliştirmişler ve sistem elemanlarının verimliliklerini ve sistemin COP gibi performans parametrelerini analiz etmişlerdir Liu ve ark [4] nem almalı bir soğutma sistemi ile buhar sıkıştırmalı bir soğutma sisteminden oluşan soğutma sisteminin analizi için bir enerji tüketim modeli geliştirmişlerdir Proses havasının nemi, sıcaklığı ve debisinin enerji tüketimini ve sistemin COP değerini etkilediğini göstermişlerdir Lavan ve ark [5] nem almalı bir soğutma sisteminin 2 yasa analizini yapmışlar ve yaptıkları çalışmada bu sistemin performansını etkileyen parametrelerden özellikle dış hava neminin etkili olduğunu göstermişlerdir Kodama ve ark [6-7] nem almalı bir soğutma sisteminin teorik ve deneysel olarak entropi üretim analizini yapmışlar, Carnot COP değeri ile gerçek COP değeri arasında meydana gelen farkın sistemde bulunan ünitelerdeki entropi üretiminden kaynaklandığını göstermişlerdir Nem alma rotorunun dönme hızı, sistemde dolaşan havanın hızı ve rejenerasyon sıcaklığının sistem üzerindeki etkilerini incelemişlerdir Bourdoukan ve ark [8] desisif-evaporatif bir sistemin performansını etkileyen dış hava şartları ve sistemde kullanılan ekipmanların verimliliklerinin sistem performansı üzerinde etkinliğini bir simülasyon yaparak incelemişler ve çeşitli verimlilik çalışmaları yaparak kritik verimlilik değerleri bulmuşlardır Li ve ark [9] güneş enerjili nem almalı bir ısıtma ve soğutma sistemini incelemişler ve soğutma sisteminin COP değerini 095 olarak bulmuşlardır Ayrıca rejenerasyon sıcaklığının sistem performansı üzerinde etkinliğini incelemişlerdir 2 MATERYAL ve METOD 21 Sistemin Tanıtılması Çukurova Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Laboratuarında kurulan Desisif-Evaporatif soğutma sisteminin genel görünüşü Şekil 1 de verilmiştir Kurulan sistemde iki adet reküperatif ve bir adet rejeneratif tip ısı geri kazanım eşanjörü vardır Bu sistemde taze, atık ve rejenerasyon havası olmak üzere üç türlü hava akışı mevcut olup taze hava, rejenerasyon havası ve atık hava için ayrı ayrı üç adet fan kullanılmıştır Temiz hava kanalı, tamamı dışarıdan alınan taze havayı soğutarak mahale iletmek için kullanılmaktadır Atık hava kanalı yardımıyla, mahal içerisinden emilen düşük sıcaklıktaki hava nemlendirme ünitesinden daha da sıcaklığı düşürülerek taze havayı soğutmak ve rejenerasyon hava kanalı ise nem alma ünitesinde emilen nemi uzaklaştırmak için kullanılmaktadır Bu kanallarda, kullanılan havayı sistemin amacına uygun olarak şartlandırmak ve kontrol etmek amacıyla çeşitli elemanlar (nem alma ünitesi, ısı değiştiricisi, fan, nemlendirme ünitesi, ısıtıcı ünitesi, vb) vardır Kurulan soğutma sisteminde yer alan ısı geri kazanım ünitelerini bağımsız olarak inceleyebilmek amacıyla sistem üzerinde sıcaklık, 120 ÇÜMühMimFakDergisi, 26(2), Aralık 2011

İrfan Uçkan ve Tuncay Yılmaz nem, debi, elektrik tüketimi gibi çeşitli parametreler ölçülerek deneyler gerçekleştirilmiştir Temiz hava kanalına 1 noktasında alınan dış ortam havasının nemi, nem alma ünitesinde (döner tip) düşürülmekte (23) ve kuru ancak daha yüksek sıcaklıkta bir hava (3) elde edilmektedir Aynı anda sıcak hava (rejenerasyon havası) ters yönden nem alıcıya gönderilerek (14) taze havadan çekilen nem, nem alma ünitesinden uzaklaştırılmaktadır (1415) Nem alma ünitesinden sonra, temiz hava ısı değiştiricisi 1 den geçirilerek (34) daha düşük bir sıcaklığa sahip olan rejenerasyon giriş havası (11) ile bir ön soğutma işlemine tabi tutulmakta ve sıcaklığı düşürülmektedir Bir sonraki aşamada ise taze hava, ısı değiştiricisi 2 den geçirilerek (45) sıcaklığı bir miktar daha düşürülmektedir Sıcaklığı düşürülen taze hava esas soğutma ünitesi olan direk nemlendirme ünitesinde (56) hava üzerine su püskürtülerek son soğutma işlemi yapıldıktan sonra soğutulacak ortama gönderilmektedir Düşük sıcaklıktaki atık havadan faydalanmak için; atık hava, soğutulan ortamdan çekilip direk nemlendirme ünitesinden (78) geçirildikten sonra iki numaralı ısı değiştiricisinde (89) taze havayı bir miktar soğutarak sistemden atılmaktadır (10) Tasarlanan bu sistemde, soğutulacak ortama gönderilen temiz havadan nem alma işlemi sadece döner tip nem alıcıda gerçekleşmekte, diğer ünitelerde nem alma işlemi gerçekleşmemektedir Döner tip nem alıcıda temiz havadan çekilen nemin uzaklaştırılması için sıcak rejenerasyon havası kullanılmaktadır Rejenerasyon kanalına 11 noktasında emilen dış hava, soğutulacak ortama nemi alınarak gönderilen temiz havadan (3), ısı değiştiricisi 1 de ısı çekerek bu havayı soğutmakta, bu esnada kendi sıcaklığı da artmaktadır (12) Rejenerasyon havası daha sonra ısı değiştiricisi 3 te (rejeneratif tip) yine bir ön ısıtma işlemine tabi tutulmaktadır (1213) Bu ısı değiştiricisinde ısı geri kazanımı, nem alma ünitesinden çıkan ve hala yeterince yüksek bir sıcaklığa sahip olan rejenerasyon havası (15) kullanılarak yapılmaktadır Isı değiştiricisi 3 ten geçen hava (13) daha sonra nem alma ünitesindeki nemi uzaklaştırmak için gerekli olan sıcaklığa (rejenerasyon sıcaklığı) ısıtılmaktadır (1314) Desisif sistemlerde elektrik enerjisinin yerine güneş enerjisi, atık ısı, doğal gaz, gibi ucuz enerji kaynaklarının kullanılmasının sebebi işletme maliyelerini düşürmek içindir 14 noktasında nem alma ünitesine giren yüksek sıcaklıktaki rejenerasyon havası, nem alıcıdaki nemi içine alarak soğumakta ve ısı değiştiricisi 3 ten geçirilerek (1516) dışarı atılmaktadır (17) Şekil 1 Nem almalı soğutma sisteminin genel görünüşü ÇÜMühMimFakDergisi, 26(2), Aralık 2011 121

Nem Almalı Bir Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi 22 Termodinamik Analiz Termodinamiğin 2 yasasına göre sistem incelendiği zaman enerjinin niteliğinin yanında niceliğinin de dikkate alınması gerekmektedir Bir soğutma makinesinin ulaşabileceği en yüksek etkinlik değeri Carnot COP değeri olarak bilinir [10] Nem almalı soğutma sisteminin termodinamiğin 2 yasasına göre analizinin yapılabilmesi için sistemin COP değerinin, sistemde tüketilen rejenerasyon ısısının ve Carnot COP (COP c ) değerinin bilinmesi gerekmektedir Nem almalı soğutma sistemlerinde genellikle enerji tüketiminin en fazla gerçekleştiği kısım rejenerasyon havasını gerekli olan rejenerayon sıcaklığına kadar ısıtmak için harcanan ısı enerjisi 'dır RI RI M r c ( T T ) [1] p 14 13 Elde edilen soğutma kapasitesi sk t 7 6 M ( h h ) [2] Sistemin COP değeri de böylece aşağıdaki gibi tarif edilir sk COP [3] RI Nem almalı soğutma sistemi için kullanılan Carnot COP (COP c ) eşitliği buhar sıkıştırmalı soğutma sistemleri için kullanılan eşitlikten farklı olarak çevre sıcaklığına, rejenerasyon sıcaklığına ve soğutulan ortamın sıcaklığına bağlıdır [3,7] COP c değeri aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır T rej Tth Toda COP c [4] Tth Toda Trej T rej,t th,t oda sırasıyla rejenerasyon, dış ortamdan alınan taze hava ve soğutulan oda sıcaklıklarını göstermektedir Eşitlik (4) Şekil 1 de gösterilen deney sistemine uyarlandığında sk T T T1 T7 T T 14 1T1 T1 T 7 T14 1 14 1 7 COP c [5] olarak yazılır Nem almalı soğutma sisteminin 2 yasa verimi aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır II COP COP [6] 3 BULGULAR c Nem almalı soğutma sisteminde yapılan deneylerde nem alma rotorunun dönme hızı sabit alınmıştır Taze hava, atık hava ve rejenerasyon hava debileri eşit olup 4000 m 3 /h e eşittir Rejenerasyon havasını ısıtmak için elektrikli ısıtıcılar kullanılmıştır Yapılan deneyde elektrikli ısıtıcılar hava sıcaklığını 90 o C de sabit tutacak şekilde ayarlanmıştır Şekil 2 de gösterildiği gibi COP değerleri ve soğutma kapasitesinin gün boyunca yapılan deneylerden zamana bağlı değişimlerini göstermektedir COP değerinin 038-052 ve soğutma kapasitesi ise 7-12 kw arasında değiştiği görülmektedir Eşitlik 3 e göre COP değerindeki değişim soğutma kapasitesi ve rejenerasyon ısısına bağlı bulunmaktadır Bu şekilden de görüldüğü gibi COP ve soğutma kapasitesi eğrileri uyumlu olarak değişim göstermektedir Şekil 3 de soğutma kapasitesi ile dış havanın bağıl nemi arasındaki değerlerin zamana bağlı değişimi gösterilmektedir Dış ortamdan alınan temiz havanın bağıl nem değeri soğutma kapasitesine ters bir eğilim gösterdiği görülmektedir Deney başlangıcında dış ortam bağıl nem değerinin yüksek olduğu durumlarda soğutma kapasitesinin az olduğu, günün ortalarında bağıl nem değerinin düşük olduğu zamanlarda soğutma kapasitesinin en yüksek değere ulaştığı görülmektedir Bağıl nem değerinin %30 olduğu zamanda en yüksek soğutma kapasitesinin yaklaşık olarak 12 kw olduğu görülmektedir Şekil 4 bağıl nem ile soğutma kapasitesi değişiminin psikrometrik diyagram üzerinde göstermektedir Şekil 4 den görüldüğü gibi I ile gösterilen proses bağıl nem değerinin yüksek olduğu sabah 10:30'da alınan 122 ÇÜMühMimFakDergisi, 26(2), Aralık 2011

İrfan Uçkan ve Tuncay Yılmaz anlık verileri, II ile gösterilen proses de bağıl nem değerinin en düşük olduğu saat 15:30 da alınan anlık verileri göstermektedir Soğutma kapasitesi, bağıl nem değerinin düşük olduğu 15:30 da bağıl nem değerinin yüksek olduğu 10:30 a göre daha yüksek olduğu görülmektedir Şekil 5 COP değerleri ile dış ortamdan alınan taze hava bağıl nem değerinin zamanla değişimini göstermektedir Bağıl nem değerinin daha önce de açıklandığı gibi soğutma kapasitesi üzerinde etkisi bulunmaktadır Bundan dolayı aynı etkinin COP değeri üzerinde de olduğu Şekil 5 den görülmektedir Bağıl nem değerinin en az olduğu saatlerde COP değerinin en yüksek değerde olduğu ve bağıl nem değerinin %30 olduğu anda COP değerinin 055 olduğu görülmektedir Şekil 2 Soğutma kapasitesi ile COP değerlerinin zamanla değişimi Şekil 3 Soğutma kapasitesi ile dış ortamdan alınan taze hava bağıl nem değerlerinin zamanla değişimi ÇÜMühMimFakDergisi, 26(2), Aralık 2011 123

Nem Almalı Bir Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi Şekil 4 Bağıl nem ile soğutma kapasitesi değişiminin psikrometrik diyagram üzerinde görünümü Şekil 5 COP ile dış ortamdan alınan taze hava bağıl nem değerlerinin zamanla değişimi Şekil 6 COP c değerinin dış ortamdan alınan taze hava sıcaklık değerleri ile değişimini göstermektedir Eşit 5 de gösterildiği gibi, dış ortamdan alınan hava sıcaklığı COP c değerini etkileyen parametrelerden biridir Şekil 6 da COP c değerinin sıcaklığın artmasına bağlı olarak azaldığı görülmektedir Bunun nedeni rejenerasyon sıcaklığı sabit olduğundan ve soğutulan ortamın sıcaklığı da yaklaşık olarak ±1 o C değişim gösterdiğinden dolayı dış ortamdan alınan taze havanın sıcaklığının artması bu değişime neden olmaktadır COP c değerinin en düşük 5 e yakın bir değer aldığı görülmektedir 124 ÇÜMühMimFakDergisi, 26(2), Aralık 2011

İrfan Uçkan ve Tuncay Yılmaz Şekil 6 COP c ile dış ortamdan alınan taze hava sıcaklık değerlerinin zamanla değişimi Şekil 7 ikinci yasa veriminin dış ortamdan alınan taze hava sıcaklığı ile değişimini göstermektedir Sıcaklığın artmasına bağlı olarak ikinci yasa veriminin de arttığı görülmektedir İkinci yasa veriminin en yüksek olduğu sıcaklık dış hava sıcaklığının en yüksek olduğu zamana denk gelmektedir Şekil 7 de görüldüğü gibi mevcut çalışma koşullarında yapılan deneyde ikinci yasa veriminin %4-%12 arasında değiştiği görülmektedir Bu tür sistemlerin ikinci yasa verimlerinin düşük olduğunu söyleyebiliriz, çünkü sistemde çalışan çok fazla ünite olması ve bu ünitelerde tersinmezliğin fazla olmasından dolayı ikinci yasa verimi de düşük çıkmaktadır Şekil 7 İkinci yasa veriminin dış ortamdan alınan taze hava sıcaklık değerleri ile zamanla değişimi ÇÜMühMimFakDergisi, 26(2), Aralık 2011 125

Nem Almalı Bir Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi 4 SONUÇLAR Bu çalışmada nem almalı bir soğutma sisteminin termodinamik analizi yapılmıştır Yapılan analizde soğutma makinesinin etkinliğini gösteren COP değeri ile yine soğutma makinesinin ulaşabileceği en yüksek etkinlik değeri olan Carnot COP değerleri hesaplanmıştır COP değerinin 038-052 ve soğutma kapasitesinin ise 7-12 kw arasında değiştiği görülmektedir Dış ortam bağıl nemin en düşük olduğu saatlerde COP değerinin en yüksek olduğu görülmüştür COP c değerinin dış ortam sıcaklığının artmasına bağlı olarak azaldığı ve sıcaklık 34 o C olduğunda COP c nin de 456 olduğu görülmüştür Nem almalı deney sisteminde çok fazla ünite bulunduğundan dolayı bu ünitelerdeki entropi üretiminden kaynaklanan tersinmezlikler nedeniyle ikinci yasa verimi %4-%12 arasında hesaplanmıştır 7 Kodama, A, Jin, W, Goto M, Hirose T, Pons M, Entropic analysis of adsorption open cycles for air conditioning Part 2: interpretation of experimental data, Int J Energy Research, 2000, 263 278 8 Bourdoukan,P, Wurtz,E, Joubert, P, Experimental investigation of a solar desiccant cooling installation, Solar Energy 83, 2059 2073, 2009 9 Li, H, Dai, YJ, Li, Y, La, D, Wang, RZ, Experimental investigation on a one-rotor two-stage desiccant cooling/heating system driven by solar air collectors, Applied Thermal Engineering xxx (2011) 1-7 10 Çengel, Y, Boles M, Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik, 2 Baskı, McGraw-Hill; 1996 5 KAYNAKLAR 1 Yılmaz, T, Büyükalaca, O, Desisif Evaporatif soğutma sistemleri, IV Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi ve Sergisi, 165-181, 1999 2 Uçkan, İ, Yılmaz, T, Büyükalaca, O, Hürdoğan, E, Desisif Evaporatif Bir Soğutma Sisteminin Enerji Analizi, Anadolu Enerji Sempozyumu, 2011 3 Kanoğlu, M, Çarpınlıoğlu, M, Yıldırım M, Energy and exergy analyses of an experimental open-cycle desiccant cooling system, Applied Thermal Engineering 24 (2004) 919 932 4 Weiwei L, Zhiwei L, Reinhard R, Ye Y, Energy consumption analysis on a dedicated outdoor air system with rotary desiccant Wheel, Energy 32,1749 1760, 2007 5 Lavan, Z, Monnier, J-B, Worek, WM, Second Law Analysis of Desiccant Cooling Systems, Solar Energy Engineering,1982, 229-235 6 Kodama, A, Pons, M, Entropic analysis of adsorption open cycles for air conditioning Part 1:First and second law analyses, Int J Energy Research, 2000, 251-262 126 ÇÜMühMimFakDergisi, 26(2), Aralık 2011