Experimental and theoretical evaluation of system dynamic performance of a household freezer
Ev tipi bir dondurucunun dinamik sistem performansının deneysel ve teorik değerlendirilmesi
- Tez No: 888317
- Danışmanlar: PROF. İBRAHİM DİNCER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı Proses Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Bu tez çalışması kapsamında dikey ev tipi dondurucularda; kabin yük seviyesi, ortam sıcaklığı, bağıl nem, kapı açma süresi gibi farklı girdi parametrelerinin, karlanma miktarı, toparlanma süresi ve toplam enerji tüketimi gibi sistem performans parametreleri üzerine etkileri deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalar kapsamında, nemli havanın dondurucu kabinine transferinin, evaportaör üzerindeki karlanma miktarına ve buna bağlı olarak dinamik sistem parametreleri üzerine etkilerinin incelenmesi amacıyla detaylı bir deney düzeneği ve test planı hazırlanmıştır. Bu bağlamda, çeşitli periyodik kapı açma senaryoları altında buzdolabı soğutma çevriminin dinamik tepkisini doğru bir şekilde anlamak için ampirik verilerle desteklenmiş bir matematiksel model geliştirilmiştir. Ayrıca, giriş parametreleri ile karlanma miktarı, toparlanma süresi ve enerji tüketimi arasındaki ilişkileri belirlemek için deneysel sonuçlar üzerinden detaylı istatistiksel analizler yapılmıştır. Sonuç olarak, 32 °C ve %85 bağıl nemde tam yüklü durumda karlanma miktarı, %30 bağıl nem ile yüksüz duruma göre 2.4 kat daha fazla iken enerji tüketimi 3.7 kat daha yüksektir. Ayrıca, boş kabin durumu için matematiksel modelde ortalama kabin havası ve arka duvar sıcaklıkları deneysel sonuçlarla ±3 °C hata bandı ile valide edilmiştir. Buna karşılık, kapı açma durumu öncesi ve sonrası dinamik soğutma davranışı ±1 °C hata bandında deneylerle uyumludur. Boş kabin durumunda soğutucu akışkan düşük ve yüksek basınç davranışı matematiksel modelde ±%3 ve ±%5 sapma ile hesaplanmıştır. Dondurucu kabininde ortalama bağıl nem seviyesi ±%10 hata bandı ile elde edilmiştir. Matematiksel modelde kompresör gücü %4.5 sapmayla tahmin edilirken ve her bir deney şartında toplam enerji tüketimi seviyesi tüm deney süresi boyunca %6 hata bandında deneylerle uyumludur. Kabin içindeki yük seviyesi, ortam bağıl nemi ve ortam sıcaklığı arttıkça karlanma miktarı ve dondurucu enerji tüketimi keskin bir artma eğilimi göstermektedir. Ortam sıcaklığının 25 °C'den 32 °C'ye ve kabinin yarım yükten tam yüke çıkmasıyla toparlanma süresi iki kattan fazla artmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study comprehensively examines the influence of different input variables, such as cabinet load level, ambient temperature, relative humidity and door opening time on the output parameters of frosting amount, recovery time, and the total energy consumption of the upright domestic freezer both experimentally and tehoretically under door opening operation. Under these studies, the experimental setup and evaluation of the measurements are conducted in order to gain a deep understanding of the impact of moist air transfer on the cooling cycle parameters, including the occurrence of frosting, in various scenarios. Additionally, a mathematical model, enhanced by empirical data, is developed to accurately represent the dynamic response of the freezer under various door opening scenarios, including before, during, and after the door opening conditions. Furthermore, statistical analysis is performed on experimental results to ascertain the relationship between input parameters and frosting, recovery time, and energy consumption. Consequently, the frost accumulation in the fully loaded condition at 32 °C and 85% RH is 2.4 times greater than the unloaded condition with a relative humidity of 35% whereas the energy consumption is 3.7 times higher. Besides, the mathematical model predictions have a close trend with the experimental findings for the empty cabinet case within ±3 °C error bands regarding average cabinet air and back wall temperature during door opening cases. On the other hand, the dynamic cyclic trend before and after door opening is closer to the experiments within ±1 °C. The current model predictions for the low and high pressures are found to be within ±3% and ±5% error bands, respectively, whereas the average relative humidity level of the cabinet is captured within ±10% deviation. Furthermore, transient compressor power is well predicted with deviations, but not exceeding 4.5%, and the total energy consumption level is compatible with 6% error bands during the entire experimental period. As a result, the amount of frost increases with an upward gradient as the load level within the cabinet rises from 25 °C to 32 °C. Both the duration of door openings and the relative humidity level have a double impact on the frosting. Moreover, the time required for the cooling system to recover from half load to full load more than doubles with an increase in ambient temperature from 25 °C to 32 °C.
Benzer Tezler
- Evaluation of seismic health monitoring system of Golden Horn Metro Bridge
Haliç Metro Köprüsü sismik sağlık izleme sisteminin değerlendirilmesi
ERAY TEMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ ERKUŞ
- NiCoCrAlY+YSZ ile kaplanmış kanatçıklı diskin dinamik sonluelemanlar analizi ve toplu parametreli sistem ilemodellenmesi
Dynamic fem analysis and modeling of NiCoCrAlY+YSZ coated blisk with lumped parameter system
MUSTAFA YİĞİT OTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAHİT MERMERTAŞ
- Bulanık çok modlu kaynak kısıtlı proje çizelgeleme problemlerinin çözümü için matematiksel bir model
A mathematical model for the solution of the fuzzy multi mode resource-constrained project scheduling problems
ÖMER ATLI
Doktora
Türkçe
2012
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN
- Kurşun ekstrüzyon sönümleyicinin çelik bir birleşimin davranışına etkisi
The effect of the lead extrusion damper on the behaviour of a steel beam-column connection
MUSTAFA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL
- Çelik endüstri yapılarının deprem performanslarının belirlenmesi üzerine sayısal bir inceleme
A numerical study on performance-based seismic evaluation of steel industrial buildings
YEŞİM APAYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ERKAN ÖZER