A cascade refrigeration system for low cabin temperatures in a closed loop recirculating system
Bir kapalı çevrim sisteminde düşük kabin sıcaklıkları için kademeli soğutma sistemi
- Tez No: 1011239
- Danışmanlar: PROF. DR. YUNUS ÇERÇİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Endüstri Ürünleri Tasarımı, Mechanical Engineering, Industrial Design
- Anahtar Kelimeler: Kaskad soğutma, Ultra düşük sıcaklık, Test kabini, R404A, R508B, Kademeli soğutma, Test cihazı, Cascade refrigeration, Ultra-Low temperature, Test chamber, R404A, R508B, Test instrument
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez kapsamında, ultra-düşük sıcaklık bölgesinde çalışabilen kapalı çevrim bir test kabini için iki kademeli kaskad buhar-sıkıştırmalı soğutma sistemi tasarlanmış, imal edilmiş ve deneysel ve analitik olarak doğrulanmıştır. Sistem mimarisi; yüksek sıcaklık kademesinde R404A ve düşük sıcaklık kademesinde R508B akışkan çifti ile kaskad ısı eşanjörü üzerinden termal olarak bağlanmış iki alt çevrimden oluşmaktadır. Tasarım aşamasında kabin ısıl kazançları ve gerekli soğutma kapasitesi hesaplanmış; ana bileşenler üretici seçim çıktıları ve işletim limitleri dikkate alınarak belirlenmiştir. Çevrim durum noktaları ve performans büyüklükleri Honeywell Genetron Properties ile modellenmiş; kaskad ısı eşanjörü ve yüksek kademe kondenseri için enerji dengesi kontrolleri ile içsel tutarlılık doğrulaması yapılmıştır. Prototip performansı, PLC–HMI kontrolü altında yürütülen bir pull-down testi ile kabin hava sıcaklığının zamanla değişimi üzerinden değerlendirilmiştir. Sistem sıcaklığı monoton biçimde düşürerek −55,0 °C minimum değere ulaşmış ve bu bölgede stabil kalabilmiştir. Bununla birlikte sıcaklık–zaman yanıtı belirgin biçimde doğrusal değildir: hedef bölgeye yaklaştıkça soğutma hızı keskin biçimde düşmekte ve belirgin bir“düşük sıcaklık kuyruğu”oluşmaktadır (−50 → −55 °C aralığı yaklaşık 404 dakika; −54 → −55 °C aralığı yaklaşık 228 dakika). Sonuç olarak sistem −55 °C set değeri bölgesine erişebilmekte ve sürdürebilmektedir; ancak son yaklaşımın aşırı yavaşlaması, ultra-düşük sıcaklık rejiminde büyüyen termodinamik performans kaybı ve gerçek-sistem cezalarının birleşik etkisine işaret etmektedir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, a two-stage cascade vapor-compression refrigeration system was designed, built, and experimentally and analytically validated for a closed-loop test chamber capable of operating in the ultra-low-temperature range. The system architecture consists of two sub-cycles thermally coupled through a cascade heat exchanger, using the refrigerant pair R404A in the high-temperature stage and R508B in the low-temperature stage. During the design phase, the chamber heat gains and the required cooling capacity were calculated, and the main components were selected based on manufacturer selection outputs and operating limits. Cycle state points and performance parameters were modeled using Honeywell Genetron Properties, and internal consistency was verified via an energy balance for the cascade heat exchanger. Prototype performance was assessed through a PLC–HMI-controlled pull-down test: the chamber air temperature decreased from 16.7 °C to a minimum of −55.0 °C in 586.1 minutes and remained stable in this region. However, the temperature–time response is non-linear; as the target region is approached, the cooling rate drops sharply, forming a pronounced low-temperature“tail”(approximately 404 minutes for the −50 → −55 °C interval). Overall, the system can reach and sustain the −55 °C setpoint region, but the excessively slow final approach indicates the combined effect of increasing performance degradation and real-system penalties in the ultra-low-temperature regime.
Benzer Tezler
- Ultra düşük sıcaklıklarda çalışan otokaskad sistemli aşı depolama kabinleri üzerine bir inceleme
Investigation of a vaccine storage cabinets with auto-cascade systems operating at ultra-low temperatures
RÜYAM DAMLA ÖĞMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN GÜNERHAN
DOÇ. DR. NURDAN YILDIRIM
- Güneş enerjili termoelektrik soğutma sistemlerinde ardışık (Kaskat) soğutma yöntemi uygulanabilirliğinin deneysel incelenmesi
Experimantal examination of applicabilitiy of sequential cooling technique in solar termo-electric cooling systems
BERAT BURAK KAVAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mühendislik BilimleriKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRAH DENİZ
- Numerical analysis of a cascade refrigeration system operating at ultra-low temperatures
Ultra düşük sıcaklıklarda çalışan bir kaskat soğutma sisteminin sayısal analizi
ÜNAL SINAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ YILMAZ
DOÇ. DR. EBRU MANÇUHAN
- An experimental of thermodynamic performance of a cascade refrigeration system for refrigerant couples
Soğutucu akışkan çiftleri için kademelı bir soğutma sisteminin termodinamik performansının deneysel olarak incelenmesi
ADEL MOHMED A. KRAIM
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiKarabük ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞAFAK ATAŞ
- Ultra düşük sıcaklık uygulamaları için iç ısı değiştiricili yeni bir ejektör-destekli otomatik ardışık soğutma çevriminin ekserjetik analizi
Exergetic investigation of a novel ejector-enhanced auto-cascade refrigeration cycle with internal heat exchanger for ultra-low temperature applications
İBRAHİM KARAÇAYLI
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFİYE ALTAY
PROF. DR. ARİF HEPBAŞLI