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: Belirtilmemiş.
- 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: 116
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
- Experimental investigation of effects of nanoparticles with R1234yf on a vapor compression refrigeration system
R1234yf ile bazı nanoparçacıkların buhar sıkıştırmalı bir soğutma sistemine etkilerinin deneysel incelenmesi
KAYHAN DAĞIDIR
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL BİLEN
- Farklı kesitlere ve uzunluklara sahip iç ısı değiştiricisinin R290 ve R1234yf soğutucu akışkanları kullanarak termal performansının tek boyutlu analiz yöntemiyle incelenmesi
Investigation of thermal performance of internal heat exchanger (IHx) with different cross sections and lenghts using R290 and R1234yf refrigerants by 1-dimensional analysis method
KAĞAN BAYRAKTAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Otomotiv MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZELİHA KAMIŞ KOCABIÇAK
- 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
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLÜFER EĞRİCAN
- Thermodynamic performance analysis for a vapor compression refrigeration system by using refrigerant with nanoparticles
Nanopartikül soğutucu akışkan kullanarak buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi için termodinamik performans analizi
HUDA ELASLAM A.S. MOHAMED
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNAL ÇAMDALI