Optimization of different filter fabrics and designs on energy efficiency and microfiber retention capacities in heat pump tumble dryers
Isı pompalı kurutucularda enerji verimliliği ve mikrofiber tutma kapasiteleri üzerine farklı filtre kumaşlarının ve tasarımlarının optimizasyonu
- Tez No: 957144
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT KIVANÇ ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yenilikçi Teknik Tekstiller Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Günümüzde ısı pompalı kurutma makineleri, enerji verimliliği ve kullanıcı kolaylığı açısından tercih edilen ürünler haline gelmiştir. Ancak bu sistemlerde kullanılan filtre yapılarının oluşturduğu basınç kaybı ve mikroelyaf salınımını tamamen engelleyememesi önemli bir çevresel ve performans sorunu olarak öne çıkmaktadır. Bu problemlerin en temel sebebi olarak, piyasadaki birçok üreticinin“2'si 1 arada”V-şekilli ön yatak filtre sistemi kullandığı belirlenmiştir. Literatür araştırması sonucunda, katı-gaz filtrasyon yapılarında yaygın olarak kullanılan bez ayağı dokuma kumaşların gözenek açıklığını azaldıkça ve açık alan oranı arttıkça, basınç kaybı ve mikroelyaf salınımı azaltılabileceği önerilmektedir. Araştırma kapsamında, farklı kalınlık ve açık alan değerlerine sahip dört farklı monofilament düz dokuma filtre kumaşları tedarik edilerek aşamalı bir deney planı kurgulanmıştır. Tedarik edilen monofilament düz dokuma filtre kumaşlarına detaylı yapı analizi ve hava debi ölçüm testleri uygulanmıştır. Bu çalışma öncül olarak gerçekleştirilmiş ve sonucunda, 52 mikron kalınlık ve %50 açık alan oranına sahip kumaşın, minimum basınç kaybı sağladığı tespit edilmiştir. Ayrıca, filtre kumaşının gözenek açıklığı ile mikroelyaf salınımı arasında ters orantı olduğu görülmüştür. Ardından, mevcut 2'si 1 arada V-şekilli filtre yapısı referans alınarak problemlerin çözümüne yönelik filtre tasarımları gerçekleştirilmiştir. Tek V-şekilli sızdırmaz yapılı filtre ve tek V-şekilli ile ısı değiştirici önünde düz şekilli sızdırmaz yapılı filtre konfigürasyonları tasarlanmıştır. Bütün filtre tasarımlarının hava debi ölçüm testleri gerçekleştirilmiş ve sonuçlara göre, yaygın kullanılan“2'si 1 arada”filtre tasarımı yaklaşık %16 oranında basınç kaybına neden olurken, yeni tasarlanan filtre konfigürasyonlarının basınç kaybını %3 ila %5 seviyelerine düşürdüğü belirlenmiştir. Filtrelerin oluşturduğu basınç kaybına bağlı olarak, fan hızı 2900 RPM olan“2'si 1 arada”filtre tasarımının hava akış hızı, fan hızı 2500 RPM olan tek V-şekilli sızdırmaz yapılı filtre ve tek V-şekilli ile ısı değiştirici önünde düz şekilli sızdırmaz yapılı filtre ile benzer seviyelerde bulunmuştur. Bu durum, filtre tasarımlarının kurutma performansı üzerindeki etkisinin yalnızca yapılarına değil, aynı zamanda fan devri ile olan etkileşimine de bağlı olduğunu göstermektedir. Kullanıcı koşulları da göz önünde bulundurularak test planı kurgulanmış ve Tam Faktöriyel Deneysel Tasarım çalışması planlanmıştır. Performans testleri sonucunda geliştirilen filtre tasarımlarının, ısı pompalı kurutma makinelerinin enerji tüketimi üzerindeki etkisi ortaya konmuştur. Tam yük altında yapılan testlerde, tek V-şekilli sızdırmaz yapılı filtre ile“2'si 1 arada”filtre tasarımına göre %2 oranında enerji tasarrufu sağlanırken; tek V-şekilli ile ısı değiştirici önünde düz şekilli sızdırmaz yapılı filtre ile bu oran %3'e ulaşmıştır. Özellikle tek V-şekilli ile ısı değiştirici önünde düz şekilli sızdırmaz yapılı filtrenin, işlem havasının kondensere ve ısı değiştiriciye girişini daha iyi yönlendirmesi sayesinde tek V-şekilli sızdırmaz yapılı filtreye kıyasla daha fazla enerji verimliliği sağladığı tespit edilmiştir. Kirlilik testleri ise filtre yapılandırmalarının, ısı değiştirici ön yüzeyindeki kirlenmeye olan etkisini ortaya koymuştur. Piyasada yaygın olarak kullanılan“2'si 1 arada”filtre tasarımının, ısı değiştirici önünde kirlenmeye neden olduğu bilinmektedir. Bu bağlamda, tek V şekilli filtre yapısına sahip olan tek V-şekilli sızdırmaz yapılı filtrenin de benzer şekilde kirlenmeye yol açtığı gözlemlenmiştir. Bu problemi azaltmak amacıyla hem V şeklinde hem de düz yapıda, sızdırmazlık özelliği artırılmış tek V-şekilli ile ısı değiştirici önünde düz şekilli sızdırmaz yapılı filtre geliştirilmiş ve yapılan testler sonucunda ısı değiştirici önünde oluşan kirlilikte belirgin bir iyileşme sağlanmıştır. Böylece tek V-şekilli ile ısı değiştirici önünde düz şekilli sızdırmaz yapılı filtre, hem enerji verimliliği hem de kirlenme kontrolü açısından en başarılı çözüm olarak öne çıkmıştır.
Özet (Çeviri)
Nowadays, heat pump tumble dryers have become preferred products due to their energy efficiency and user convenience. However, the pressure drop caused by the filter structures used in these systems and their inability to completely prevent microfiber release present significant environmental and performance challenges. The primary cause of these issues has been identified as the widespread use of“2 in 1”V-shaped front bearing filter systems by many manufacturers in the market. According to the literature, in solid-gas filtration structures, plain weave fabrics commonly used can reduce pressure drop and microfiber release as pore size decreases and open area ratio increases. Within the scope of this research, four different monofilament plain weave filter fabrics with varying thicknesses and open area values were procured, and a phased experimental plan was designed. Detailed structural analyses and airflow rate measurement tests were conducted on the supplied monofilament fabrics. This preliminary study revealed that the fabric with a mesh opening of 78 micron and 50% open area provided the minimum pressure drop. Moreover, it was found that there is an inverse relationship between pore size of the fabric and microfiber release. Subsequently, based on the existing“2 in 1”V-shaped filter structure, new filter designs were developed to address the identified problems. Two configurations were created: a single V-shaped with sealing filter and a single V-shaped filter with a flat-shaped sealed filter positioned in front of the heat-exchanger. Airflow measurement tests were conducted for all filter designs, and results showed that the commonly used“2 in 1”filter design caused approximately 16% pressure drop, whereas the newly developed filter configurations reduced this drop to between 3% and 5%, respectively. Due to the pressure drop created by the filters, the airflow rate of the“2 in 1”filter design at a fan speed of 2900 RPM was found to be similar to that of the single V-shaped sealed filter and the single V-shaped with flat-shaped sealed filter at 2500 RPM fan speed. This demonstrates that the impact of filter designs on drying performance depends not only on their structure but also on filter fabric construction. Considering user conditions, a full factorial experimental design study was planned. Performance tests revealed the effects of the developed filter designs on energy consumption in heat pump tumble dryers. Under full-load conditions, the single V-shaped sealed filter provided 2% energy savings compared to the“2 in 1”filter design, while the single V-shaped with flat-shaped sealed filter achieved up to 3% savings. The latter showed better energy efficiency than the single V-shaped filter due to its improved regulation of process air distribution entering the condenser and heat-exchanger. Pollution tests further demonstrated the impact of filter configurations on fouling in front of the heat exchanger. It is known that the widely used“2 in 1”filter design causes fouling in front of the heat-exchanger. Similarly, the single V-shaped sealed filter was also observed to contribute to fouling. To address this issue, a single V-shaped and flat-shaped sealed filter was developed, enhancing sealing characteristics. Test results showed a significant improvement in reducing fouling in front of the heat-exchanger. As a result, the single V-shaped with flat-shaped sealed filter emerged as the most effective solution in terms of both energy efficiency and microfiber release.
Benzer Tezler
- Otomatik havalandırma programı parametrelerinin tekstillerden koku uzaklaştırma ve hav çıkarma etkilerinin incelenmesi
Investigating linting and removing odour affects from textiles of automatic airing program parameters
BÜKRA KALAYCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN ÇİĞDEM GÜRSOY
- Santrifüj eğirme sistemi ile üretilen liflerle yapılan kompozitlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Definition of mechanical properties from centrifugal spun fibrous composites
HARUN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
YRD. DOÇ. ALİ KILIÇ
- Developing filters for laundry machines to prevent microfiber release
Ev tipi çamaşır makineleri için mikrofiber salınımını engelleyen filtrelerin geliştirilmesi
GÖKÇE SAKMAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK YALÇIN ENİŞ
DOÇ. DR. HANDE SEZGİN
- System-on-chip design with open-source FPGA IP
Açık kaynak gömülü FPGA IP'si ile kırmık üstü sistem tasarımı
YUNUS EMRE ERYILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
DR. HASAN ERDEM YANTIR
- Optimum design of attenuator of spun-bond production system
Spunbond-nanolif-spunbond (SNS) teknolojisi ile nitelikli hava filtresi üreten bir sistemin çekici ünitesinin tasarımı ve geliştirilmesi
NASSER GHASSEMBAGLOU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET KOCABAŞ