Geri Dön

Investigation of the effect of phase change materials on the performance of household refrigerators

Faz değişken malzemelerin ev tipi buzdolaplarının performansına olan etkisinin incelenmesi

  1. Tez No: 371884
  2. Yazar: ÇAĞLAR COŞKUN
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÜNVER ÖZKOL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 108

Özet

Bu çalışmanın ele aldığı ana problem, ev tipi bir buzdolabında faz değişken malzemelerin (FDM) uygulanmasının ısıl yönden yararlılığı ve bu uygulamanın getirdiği performans artışının nümerik yöntemlerle incelenmesidir. FDM'ler, ısıl enerjiyi katı ve sıvı faz değişim sıcaklığı aralığında gizli ısı olarak depolayan malzemelere denmektedir. Bu malzemeler yüksek miktarda ısıyı dar bir sıcaklık aralığında depolayabilmektedirler ve bu özelliklerinden dolayı son yıllarda artan bir popülariteye sahiptirler. FDM'lerin bu özelliklerinden faydalanarak, onların ev tipi buzdolaplarında uygulanmasının buzdolabının enerji verimliliğini ve enerji sınıfını arttıracağı düşünülmektedir. Çünkü, buzdolabındaki soğuk enerjiyi gizli ısı olarak depolayarak, kompresörün çalışma ve durma döngü sayısı azaltılabilir. Kompresörün çalışma ve durma sıklığını azaltmak şu yönden yararlıdır; kompresör her durduğunda, soğutma çevrimi içerisindeki soğutucu akışkan dağılımı bozulur ve bir sonraki çalışmada tekrar oluşur ve bu durum genel verimsizlik kaynağıdır. Bu çalışmada, öncelikle, FDM uygulanmasının yapılabileceği olarsı yerleri görmek amacıyla, kararlı simülasyonlar gerçekleştirilerek kararlı sıcaklık dağılımları çıkartılmıştır. Daha sonra, soğutucu bölmedeki ısıl durumunun zamana bağlı davranışını anlamak amacıyla zamana bağlı analizler gerçekleştirilmiş ve sonuçlar deneysel verilerle doğrulanmıştır. Elde edilen bu kararlı ve zamana bağlı ısıl görüntülerin ışığında, uygun faz değişim sıcaklığına sahip FDM'ler, buzdolabı duvarlarında uygun yerlere yerleştirilerek zamana bağlı analizler FDM'lerin etkisini görmek üzere tekrarlanmıştır. Ev tipi buzdolaplarında radyasyonlu ısı transferinin etkileri ihmal edilemeyecğinden dolayı, tüm analizler radyason açık ve kapalı olarak yapılmış ve radyasyonun etkileri sunulmuştur. Nümerik analizlerde, bilinen bir ticari hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) paket programı olan FLUENT kullanılmıştır.

Özet (Çeviri)

The main problem that this study deals with is the issues of thermal effectiveness of phase change materials (or PCM) application to household refrigerators and investigating the performance improvement with numerical methods. PCMs are materials that store thermal energy in latent heat form between its solidus and liquidus points. By this way, these materials can store large amount of heat in a narrow temperature range, which made them to gain popularity in recent years. By exploiting this feature of PCMs, it is thought that using these materials in household refrigerators could increase the energy efficiency, thus energy class of a refrigerator. Because, keeping the cold energy inside the refrigerated space as latent heat will decrease the number of stop and start cycles of the compressor. Decreasing the number of stop and start cycles is beneficial since the distribution of refrigerant fluid in the refrigeration cycle breaks down every time compressor is stopped and established again on the next start, which is the main inefficiency source. In this study, at first, the steady temperature contours are extracted by steady state numerical simulations to see the possible locations for the application of PCMs. Then, transient simulations are conducted to understand the transient thermal behavior of the refrigerated space and these transient results are validated with experimental data. In the light of these steady and transient thermal pictures, PCMs having proper phase change temperatures are placed in appropriate places on the walls of the refrigerator and transient simulations are conducted to see the effects of PCMs. Since radiative heat transfer cannot be ignored in household refrigerators, all simulations are conducted with and without radiation and effects of radiation are also presented. The well – known commercial computational fluid dynamics (CFD) code, FLUENT is employed for the numerical simulations.

Benzer Tezler

  1. Faz değiştiren malzemelerin farklı iklim bölgelerinde bulunan binalardaki enerji tasarrufu üzerindeki etkisinin sayısal olarak incelenmesi

    A numerical investigation of effect of various phase change materials on the energy saving in buildings considering different climate zones

    FEYZA BİLGİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    EnerjiKocaeli Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MÜSLÜM ARICI

  2. Gizli ısı depolama sistemlerinde erime ve katılaşma proseslerinin farklı geometrilerde incelenmesi

    Investigation of melting and solidification process in different geometry latent heat storage systems

    TUĞRUL MARAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Bilim ve TeknolojiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MESUT TEKKALMAZ

  3. Minikanallı ısı değiştiricilerde faz değiştiren maddelerin termal performansa etkisinin deneysel incelenmesi

    Experimental investigation of thermal performance effect on phase change materials in heat exchangers with mini-channel

    MEHMET YOLADI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    EnerjiErzurum Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EDA FEYZA AKYÜREK

  4. Faz değiştiren malzemelerde ısı geçişinin deneysel ve sayısal incelenmesi, sistemin enerji verimine etkisinin belirlenmesi

    Experimental and numerical investigation of heat transfer in phase change materials, determination of the effect on system energy efficiency

    MURAT KADAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN ALPAY HEPERKAN

  5. Faz değiştiren malzemeler (FDM) ile ısıl enerji depolamanın araştırılması: Doğrudan kullanım ve hidrojen depolama uygulaması

    Investigation of thermal energy storage with phase change materials (PCMs): Direct usage and hydrogen storage application

    BÜŞRA ARSLAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiGazi Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ