Soğutma sistemlerinde R134A ve R513B akışkanlarının enerji, ekserji ve çevresel etki açısından karşılaştırmalı analizi
A comparative energy, exergy, and environmental impact analysis of R134A and R513B refrigerants in cooling systems
- Tez No: 954820
- Danışmanlar: PROF. DR. ERKAN DİKMEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Ekserji, Enerji, Soğutma, Çevresel etki, Exergy, Energy, Cooling, Environmental impact
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Soğutma sistemleri, günümüz endüstrilerinde vazgeçilmez bir öneme sahiptir ve buhar sıkıştırmalı soğutma yöntemleri, en yaygın uygulamalardan biridir. Bu sistemlerde yaygın olarak kullanılan R134a akışkanı, yüksek verimliliği nedeniyle tercih edilse de, küresel ısınma potansiyeli nedeniyle kullanımdan kaldırılacaktır. Bu durum, çevre dostu ve sürdürülebilir alternatif soğutucu akışkanların geliştirilmesini zorunlu kılmakta ve bu alandaki yenilikçi çözümlerin önemini artırmaktadır. Bu çalışmada, R134a alternatif akışkanı olan yeni nesil R513B (R134a/R1234yf (41.5/58.5)) akışkanın performansı, deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. R134a akışkanına uygun, sudan suya çalışan ve frekans kontrollü bir buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi tasarlanmıştır. R134a ve R513B için farklı evaporatör (20, 15, 10°C) ve kondenser (20, 30, 35°C) sıcaklıklarında, farklı kompresör frekanslarında (40, 45, 50, 55, 60 Hz) deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Teorik ve deneysel veriler ile karşılaştırmalı enerji, ekserji ve çevresel etki analizleri yapılmıştır. Teorik analiz neticesinde R134a'nın soğutma performans katsayısı (COP) R513B'nin COP değerinden %2 oranında daha fazla iken deneysel analizde bu fark %15 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca artan frekansın COP üzerindeki etkisinin deneysel analizlerde azalma yönünde olduğu gözlemlenmiştir. Ekserji analizleri, her iki soğutucu akışkanın birbirine yakın ekserji verimliliği sunduğu tespit edilmiştir. Çevresel etkiler açısından, yaşam döngüsü iklim performansı analizinde, R134a ile R513B arasında %6.88'lik bir fark tespit edilmiştir. Bu bulgular, çevresel sürdürülebilirliğin sağlanması için yeni soğutucu akışkanların geliştirilmesinin önemini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Cooling systems hold an indispensable role in contemporary industries, with vapor compression refrigeration methods being among the most widely adopted applications. Although the refrigerant R134a is commonly preferred in these systems due to its high efficiency, it is scheduled to be phased out because of its high global warming potential (GWP). This situation necessitates the development of environmentally friendly and sustainable alternative refrigerants, thereby underscoring the significance of innovative solutions in this field. In this study, the performance of the next-generation refrigerant R513B — a mixture of R134a and R1234yf (41.5/58.5) — was investigated as an alternative to R134a, through both experimental and theoretical approaches. A vapor compression refrigeration system compatible with R134a, operating in a water-to-water configuration and equipped with frequency control, was designed for this purpose. Experimental investigations were conducted for R134a and R513B at various evaporator temperatures (20, 15, 10°C), condenser temperatures (20, 30, 35°C), and compressor frequencies (40, 45, 50, 55, 60 Hz). Comparative analyses of energy performance, exergy efficiency, and environmental impact were carried out based on both theoretical and experimental data. The theoretical analysis revealed that the coefficient of performance (COP) of R134a was approximately %2 higher than that of R513B, whereas the experimental analysis indicated a greater discrepancy of approximately %15. Furthermore, it was observed in the experimental results that increasing compressor frequency led to a decrease in COP. Exergy analyses demonstrated that both refrigerants exhibited comparable exergy efficiencies. From an environmental perspective, life cycle climate performance analysis revealed a %6.88 difference between R134a and R513B. These findings highlight the critical importance of developing new refrigerants to achieve environmental sustainability.
Benzer Tezler
- Experimental and theoretical analysis of the usage of R450a, R513a, R515b and R1234yf instead of R134a in the vapor compression refrigeration cycle
Buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminde R134a Yerine R450a, R513a, R515b ve R1234yf kullanımının deneysel ve teorik analizi
BİLAL IŞIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL BİLEN
- Farklı soğutma devresi elemanlarının R134a ve R1234yf kullanılan bir otomobil klima sisteminin performansına etkisinin deneysel araştırılması
Experimental investigation of the effect of different circuit components on the performance of an automobile air conditioning system using R134a and R1234yf
MEHMET SAİT İNAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPASLAN ALKAN
- Soğutma sistemlerinde döngüsel kayıpların deneysel ve teorik incelenmesi
Experimental and theoritical investigation of the cycling losses in cooling circuits
SERDAR KOCATÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLÜFER EĞRİCAN
- R744/R134A kaskad soğutma sisteminin enerji ve ekserji analizi
Başlık çevirisi yok
ADNAN GÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FATİH SELİMEFENDİGİL
- R134a ve R744 ile çalışan otobüs klimalarında iki fazlı ejektörün genleşme valfi olarak kullanılması durumunda sistemin çeşitli parametrelere göre analizi
The analysis of bus refrigeration system working with R134a and R744 refrigerants according to different parameters in case of using two-phase ejector as expansion valve
ÇAĞRI KUTLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiOsmaniye Korkut Ata ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ŞABAN ÜNAL