The effect of barrier materials and getter material on pressure increase of vacuum insulated systems
Vakumlu yalıtım sistemlerinde bariyer malzemeler ve getter malzemesinin basınç artışına etkisi
- Tez No: 142761
- Danışmanlar: PROF. DR. I. ERSİN SERHATLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
VAKUMLU YALITIM SİSTEMLERİNDE BARİYER MALZEMELER VE GETTER MALZEMESİNİN BASINÇ ARTIŞINA ETKİSİ ÖZET Çevresel sorunların her geçen gün artması ve yenilenen enerji regülasyonları nedeniyle beyaz eşya üreticileri, ürünlerinde enerji tüketimini azaltmaya yönelik teknolojik çözüm arayışlarına hız vermiştir. Bu çözümleme, soğutucu ürünlerde soğutma sistemi ve yalıtımın iyileştirilmesi ile mümkün olmaktadır. Yalıtımın iyileştirilmesi amacı ile buzdolaplarında vakumlu yalıtım teknolojisi kullanılmasının enerji tüketimini azaltmaya yönelik umut vaat eden bir çözüm olduğu görülmektedir. Vakumlu yalıtım teknolojileri, açık hücreli bir iç dolgu malzemesinin bariyer malzeme içerisine konularak vakumlanması ve ardından vakum sızdırmayacak şekilde kapatılmasına dayanmaktadır. Bu teknolojinin vakumlu yalıtım paneli (VIP) ve vakumlu yalıtım kabini (VIC) olmak üzere iki farklı uygulaması bulunmaktadır. VIP' ler, iç dolgu malzemesi ile adsorbant malzemesinin, film formundaki bariyer malzemenin içerisine yerleştirilmesi, vakumlanması ve vakuma dayanacak şekilde kapatılması ile elde edilir. VIC ler ise çok katlı plastik bariyer malzeme içerisine vakumlanmış iç dolgu malzemesinin yerleştirilmesi ve ardından vakuma dayanacak şekilde kapatılması ile elde edilmektedir. Bu sayede buzdolabında homojen yalıtım sağlanır. Bu tez kapsamında yapılan çalışmalar iki gruba ayrılabilir. İlk kısımda, VIP lerde kullanılan absorbant malzemelerin gaz tutma hızları ve kapasiteleri deneysel olarak incelenmiş, üç farklı absorbant malzemenin absorpsiyon özellikleri birbirleriyle karşılaştırılmıştır. İncelenen absorbantlar aynı kimyasal içeriğe sahip olup bu kimyasalların miktarları farklıdır. Bu sayede, kimyasal miktarının absorbsiyon performansına etkisi belirlenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçların vakum simülasyon programında (VACSIM) değerlendirilmesi ile panel içerisinde belirli süre sonunda oluşacak basınç artışı teorik olarak hesaplanmıştır. Belirli süre zarfında, çeşitli VIP' lerin panel iç basınçlarındaki artış, spirotorr cihazı ile deneysel olarak ölçülmüş ve sonuçlar, VACSIM programı sonucu elde edilen teorik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Bu sayede VACSIM programının güvenilirliği test edilmiştir. Tezin ikinci kısmında, VACSIM simülasyon programının VIC ler için geliştirilmiş kısmı kullanılarak, farklı çok katlı plastik yapıların bariyer malzeme olarak kullanılması durumunda, VIC nin yalıtım hacminde belirli süre sonunda oluşacak basınç artışı teorik olarak belirlenmiştir Hesaplamalar farklı ortam şartlarını temsil eden üç farklı sistem için yapılmıştır: Sistem-1 buzdolabının sebzelik kısmını temsil etmekte olup kabin içi : 5° C ve 50% bağıl nem; kabin dışı: 25°C ve 50% bağıl nem olarak kabul edilmiştir. Bu sistemde 14 farklı yapı üzerinde çalışılarak gaz geçirgenliği en düşük olan çok katlı yapı en iyi yapı olarak bulunmuştur. Yalıtım hacminde oluşacak basınç artışı, iç dolgu malzemesinin kritik basıncını geçerse yalıtım özelliği bozulmaktadır. Bu nedenle belirlenen en iyi yapı için en uygun kalınlık, yapılan simülasyonlar ile tespit edilmiştir. Sistem-2, buzdolabı dondurucu bölgesini temsil etmektedir; kabin içi: -18°C ve 50% RH; kabin dışı: 25°C ve 50% kabul edilmiştir. Sistem-1 için yapılan, en iyi yapının ve ardından en uygun kalınlığın belirlenmesi çalışmaları Sistem-2 için yine 14 farklı yapı üzerinde yapılmıştır. XIIISistem-3 simülasyonu ortam şartlarını temsil etmektedir, hem kabin içi hem de kabin dışı 25°C ve 50% bağıl nem olarak hesaplamalarda kullanılmıştır. Bu çalışmanın amacı, ortam şartlarında deneysel olarak ölçülen vakum seviyesi sonuçlarını VACSIM sonuçları ile karşılaştırarak simülasyon programının güvenilirliğini test etmektir. Çalışmanın sonunda, VIP lerde kullanılabilecek test edilen absorbant malzemelerin kimyasal içerik miktarının 10 yıllık süre zarfında absorpsiyon kapasitesi üzerinde etkin olmadığı belirlenmiştir. Üç farklı absorbant malzemenin absorpsiyon hızı ve kapasitesi deneysel olarak incelenmiş, bu malzemelerin VIP lerde kullanımın uygun olduğu görülmüştür. Gerek yapılan simülasyonlar, gerekse deneysel çalışmalar sonucunda VIP' lerde absorbant kullanımın zorunlu olduğu bulunmuştur. Simülasyon sonuçları deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmış, sonuçların uyum içerisinde olduğu görülmüştür. VIC konsepti için geçirgenlik nedeni ile buzdolabının yalıtım hacminde en az basınç artışına neden olan yapı ABS+EVOH olarak belirlenmiştir. En iyi yapı belirlendikten sonra farklı kalınlıktaki yapılar için kalınlık optimizasyonu yapılmıştır:. Sistem-1: En iyi yapının 13 farklı kalınlığı üzerinde çalışılmış, en uygun kalınlığın: dış plastik: 3mm ABS+0.6mm EVOH; iç plastik: 1.8 mm ABS+0.6 mm EVOH olduğu bulunmuştur. Bu yapı kullanıldığında 10 yıl sonunda yalıtım hacminde oluşacak basınç artışı 93 mbar olarak hesaplanmıştır.. Sistem-2: En iyi yapının 11 farklı kalınlığı üzerinde çalışılmış, en uygun kalınlığın dış plastik: 3mm ABS+0.5mm EVOH; iç plastik: 1.4 mm ABS+0.4 mm EVOH olduğu bulunmuştur. Bu yapı kullanıldığında 10 yıl sonunda yalıtım hacminde oluşacak basınç artışı 95 mbar olarak bulunmuştur. Yapılan üçüncü simülasyon ile elde edilen teorik hesaplama sonuçları deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve VACSIM programının güvenilirliği test edilmiştir. XIV
Özet (Çeviri)
THE EFFECT OF BARRIER MATERIALS AND GETTER MATERIAL ON PRESSURE INCREASE OF VACUUM INSULATED SYSTEMS SUMMARY Increasing ecological concerns and new energy regulations are forcing the refrigeration appliance manufacturers to the reduction of energy consumption. This can be achieved by enhancing the refrigeration system or the insulation system of the appliance. The utilization of vacuum insulation systems in the refrigeration appliances seems to be a promising solution for the reduction of energy consumption. Vacuum insulation technology is based on placing an inner filler material within a barrier material and evacuating the air from the inside. This technology finds two applications; vacuum insulated panels (VIPs) and vacuum insulated cabinets (VICs). VI Ps are manufactured by wrapping an inner filler material and an absorbent material in a barrier. Then the panel is evacuated and sealed to the atmosphere. The usage of the absorbent is necessary to collect the gases accumulated in the panel during its lifetime. VICs are manufactured by filling the evacuated inner filler material in a multilayer plastic cabinet and then sealing it to maintain the vacuum level constant. Homogenous insulation can be achieved by this technology. The studies in this thesis can be grouped in two sections. In the first part, the components in VIP concept were investigated. The absorption characteristic of absorbent material for various gases was experimentally determined. Three different absorbent materials were experimentally investigated due to their absorption properties and they were compared to each other. The chemical ingredients of studied absorbents were same with different amounts. So, the effect of ingredients amount on absorption performance was determined. By the evaluation of experimental results in a vacuum simulation program (VACSIM) pressure increase at the end of specified time duration was predicted. VACSIM simulation results were compared to experimental results to check the reliability of theoretical calculations. In the second part of the thesis, the pressure increase in the insulation volume of a VIC cabinet was simulated by VACSIM simulation program for three different systems. In System-1, simulations were made for the“freshfood”part of refrigerator, where the conditions are, outside: 25°C& 50% RH, inside: 5° C& 50% RH. It was studied on 14 different multilayer structures to determine the best one. Best structure causes minimum pressure increase in the insulation volume. The pressure increase in insulation volume cannot exceed the critical pressure value of inner filler material, that is why optimum thickness of the best structure was determined. If the critical pressure was exceeded the insulation performance of the vacuum insulated cabinet will be deteriorated. In System-2 simulations were made for the“freezer”part of refrigerator, where the conditions are, outside: 25°C&50% RH, inside: -18°C& 50% RH. Again determination of best structure and thickness optimizations were made for this system. In System-3 simulations were made for ambient conditions, where both inner and outer conditions are assumed as 25°C& 50% RH. The aim of last simulation was the comparison of simulation results to experimental results and checking the reliability of VACSIM program. XIAs a consequence of this study, the chemical ingredient amount of tested absorbent materials was found ineffective on absorption capacity for 10 years. Three absorbent materials were tested due to their absorption speed and capacity and it was determined that they can be used in VI Ps. According to the simulations, the usage of absorbent material in VI Ps was determined as essential. Simulation results were compared to experimental results and they were observed good in correlation. So this program can be used to predict vacuum level in any system for desired time duration. By using VACSIM program the best barrier structure for VIC concept was determined as ABS+EVOH for both freshfood and freezer parts of refrigerator. After determination of best barrier structure, thickness optimization was made for this structure:. System-1: It was studied on 13 different thicknesses of the best structure. The most effective was found as; outer structure: 3mm ABS+0.6mm EVOH; inner structure: 1.8 mm ABS+0.6 mm EVOH. By using this structure total pressure increase in insulation volume was predicted as 93 mbar at the end of 1 0 years.. System-2: It was studied on 1 1 different thicknesses of the best structure. The most effective was found as; outer structure: 3mm ABS+0.5mm EVOH; inner structure: 1.4 mm ABS+0.4 mm EVOH. By using this structure total pressure increase in insulation volume was predicted as 95 mbar at the end of 1 0 years. By System-3 simulation, theoretical calculations were compared to experimental results, so the reliability of VACSIM-VIC program was checked, the results seemed good in correlation. XII
Benzer Tezler
- Silika esaslı üstün yalıtım performansına sahip malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of silica based super insulation materials
CEREN ÖNEY KIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Yüksek performanslı ısı yalıtım malzemesi olan vakum yalıtım panellerinin bina uygulamaları için kullanımının karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Comparative investigation of high performance thermal insulation material vacuum insulation panels for building applications
EZGİ EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
- Kagir tarihi yapılarda men problemlerinin teşhis ve çözümü
Diagnosis and treatment of dampness of historic masonry buildings
DEMET KUZUİMAMLAR
- Otoyollarda kullanılan geometrik ve fiziki standaertların irdelenmesi ve Türkiye'deki uygulamalar
Başlık çevirisi yok
LEYLA TÜRKSELCİ
- Betonarme gürültü bariyerleri için ses yutucu perlit esaslı kaplama tasarımı yapılarak fiziksel performansının ve maliyetinin araştırılması
Design of perli̇te based sound absorbing covering for concrete noise barriers and determination of its physical performance and cost
METEHAN ÇALIŞ
Doktora
Türkçe
2014
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK