Numerical and experimental investigation of ejector use as the expander in the vapor-compression refrigeration cycle operating with a new generation refrigerant
Yeni nesil bir soğutucu akışkanla çalışan buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminde genleştirici olarak ejektör kullanımının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
- Tez No: 629138
- Danışmanlar: PROF. DR. AYTUNÇ EREK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 347
Özet
Bu tezin konusu ejektör genleştiricili soğutma çevrimi (EGSÇ) ile ilgilidir. EGSÇ, performans iyileştirmesi sağlamak amacıyla klasik çevrimdeki genleşme vanası yerine ejektör kullanılması ve çevrime sıvı-buhar ayırıcı eklenmesi ile geleneksel buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi (BSSÇ) değiştirilerek oluşturulmuştur. Bu tezin temel amacı EGSÇ üstüne sayısal ve deneysel incelemeler yapmaktır. Bu tezin temel akışkanları R134a ve R1234yf'dir. R1234yf soğutkanının geleneksel çevrimde R134a soğutkanından daha düşük bir performans sergilediği deneysel ve sayısal olarak literatürde gösterilmiştir. Böylece, F-gaz yönetmeliğine göre uygun bir soğutkan alternatifi olan R1234yf klasik çevrimde bir performans iyileştirmesine ihtiyaç duymaktadır. Öncelikle sıfır boyutlu (0B) kapsamlı termodinamik modeller sabit alanda ve sabit basınçta karışımlı ejektör teorileri için kurulmuştur. Ayrıca lüle boyunca oluşan basınç ve hız dağılımını hesaplayabilmek için birincil lülenin bir boyutlu (1B) modeli kurulmuştur. Böylece termodinamik modeller ve birincil lülenin 1B modeli birleştirilerek EGSÇ'nin yarı-1B modeli elde edilmiştir. Matematik modellerin çözüm algoritmaları MATLAB® ortamında kurulmuştur ve soğutkanların özellikleri REFPROP'tan elde edilmiştir. Deneysel performans analizlerini yapabilmek ve yarı-1B modelden elde edilen sayısal sonuçları denelysel olarak doğrulamak için EGSÇ/BSSÇ test düzeneği kurulmuştur. Yarı-1B model ve termodinamik modellerin performans iyileştirme yüzdeleri arasındaki maksimum fark R134a ve R1234yf için sırası ile yüzde 14 ve yüzde 20 olarak hesaplanmıştır. Böylece, yarı-1B modelleme yaklaşımının daha gerçekçi performans değerlendirmeleri için gerekli olduğu gösterilmiştir. Deneylerin sonuçları ortaya koymaktadır ki çalışma koşullarına göre ejektör tasarımının hassasiyeti ve sıvı-buhar ayırıcı verimliliği çevrim performansı açısından kritiktir. Deneysel verilerin ve EGSÇ'nin yarı-1B modelinden elde edilen sayısal sonuçların karşılaştırması çevrim performans katsayısı (COP), ikincil akışkan kütlesel debisi ve akışkanların karışma oranı açısından iyi bir uyum ile sonuçlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The subject of this thesis is related to ejector expansion refrigeration cycle (EERC). EERC is the modification of the conventional vapor-compression refrigeration cycle (VCRC) with the use of the ejector instead of the expansion valve of the classical cycle and implementation of a liquid-vapor separator to increase cycle performance. The main objective of the thesis is to investigate the performance of the EERC numerically and experimentally. Main working fluids of this thesis are R134a and R1234yf. It is experimentally and numerically shown in the literature that performance of R1234yf is lower than R134a in the conventional cycle. Hence, R1234yf which is an appropriate refrigerant alternative according to F-gas Regulation needs performance improvement in the classical cycle. Firstly, zero-dimensional (0D) comprehensive thermodynamic models are established for constant area and constant pressure mixing ejector theories. Moreover, one-dimensional (1D) model of the motive nozzle is constructed to obtain the pressure and velocity distributions throughout the nozzle. Hence, semi-1D model of the EERC is established after combining 0D thermodynamic models and 1D model of the motive nozzle. Solution algorithm of the mathematical models are built in MATLAB® and properties of the refrigerants are obtained using REFPROP. EERC/VCRC test rig is established to conduct the experimental performance evaluations and to experimentally validate the numerical results obtained from the semi-1D model. Maximum differences between the performance improvement percentages of the semi-1D model and the thermodynamic model are calculated as 14 percent and 20 percent for R134a and R1234yf, respectively. Therefore, it is shown that semi-1D modelling approach is required for more realistic performance evaluations. Results of the experiments declare that sensitivity of the ejector design according to operating conditions and liquid-vapor separator efficiency is critical for the cycle performance. The comparison between the experimental data and numerical results obtained from the semi-1D model of the EERC yields a good agreement in terms of the cycle coefficient of performance (COP), secondary fluid mass flow rate, and entrainment ratio.
Benzer Tezler
- Ejektörlü bir soğutma sisteminin tasarımında optimizasyon koşullarının teorik ve deneysel olarak araştırılması
Theoretical and experimental investigation of optimization conditions in a design of an ejector cooling system
GAMZE YAKUT
Doktora
Türkçe
2016
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ACAR
- Dikey dalan sıvı jeti için farklı jet çıkış geometrilerinin havalandırma miktarına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Investigation of the different nozzle geometries for vertical plunging water jet air entrainment with numerical methods
BURAK ALP KARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
DR. ZAFER GEMİCİ
- Dirsek ve diğer difüzör tasarım parametreleri geliştirilerek üretilen bronz ejektör pompalarının performansının incelenmesi numerik ve deneysel yaklaşım
Investigation of the performance of bronze ejector pumps manufactured by developing the elbow and other diffuser design parameters numerical and experimental approach
TUNCER AYNA
Doktora
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Gedik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ DİLİBAL
- Numerical investigation and experimental validation of primary flow nozzle of an ejector system
Ejektör sisteminin birincil akış lülesinin sayısal incelenmesi ve deneysel doğrulanması
BERİL EMERCE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KARAKUŞ
PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
- Ejektör (Buhar-Jet) soğutma sistemlerinde farklı soğutucu akışkan kullanımlarının sayısal incelenmesi
A numerical investigation of ejector refrigeration system using different working fluids
HASAN MULCAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRAH DENİZ