Development of a matlab/simulink model for a freezer with phase change material (PCM)
Faz değişim malzemesi (FDM) içeren dondurucu için matlab/simulink modeli geliştirilmesi
- Tez No: 988901
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET AKİF EZAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Derin dondurucular, Deep freezers
- Yıl: 2025
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, faz değişim malzemesi (PCM) içeren statik dikey tip derin dondurucunun dinamik termal davranışını analiz etmek amacıyla MATLAB/SIMULINK ortamında indirgenmiş matematiksel model geliştirilmiştir. 1.5D modelde, dondurucu iç hava hacmi 0B, izolasyon bölgesi 1B, evaporatör ve PCM bölgeleri ise 2B olarak temsil edilmiştir. Duyarlılık analizi kapsamında 2.041 simülasyon gerçekleştirilmiş ve kalibre edilen model deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Oluşturulan modelin sapması %10'un altındadır. PCM ve izolasyona ait özellikleri kapsayan altı parametre dikkate alınarak toplam 480 adet parametrik analiz yapılmıştır. Analizlerin temel çıktısı, elektrik kesintisi sırasında güvenli sıcaklık koruma süresi olan sıcaklık artış zamanı (temperature rise time) olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, benzer çalışma koşulları altında; izolasyon kalınlığının 75 mm'den 90 mm'ye çıkarılmasının sıcaklık artış zamanını yaklaşık %6–7 oranında artırdığını, izolasyon yoğunluğunun 30 kg/m³'ten 50 kg/m³'e yükseltilmesinin yaklaşık %9–10 düzeyinde artış sağladığını, buna karşılık izolasyon ısı iletim katsayısının 0.025 W/mK'den 0.015 W/mK'ye düşürülmesinin yaklaşık %30 oranında bir iyileşme sağladığını göstermektedir. PCM kullanımının, sıcaklık artış süresini 0.6 saatten 10 saate kadar uzattığı gözlemlenmiştir. PCM gizli ısısının 100 kJ/kg'dan 300 kJ/kg'a çıkarılması ve PCM kalınlığının 4 mm'den 12 mm'ye artırılması, sıcaklık artış süresinde sırasıyla %90–240 ve %90–280 aralığında artışlara neden olmuştur. Son olarak, PCM erime sıcaklığının derin dondurucunun dinamik çalışma koşullarına uygun olarak seçilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır; aksi hâlde faz değişim sürecinin tamamlanamayacağı ve istenen performansın elde edilemeyeceği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
This study developed a reduced mathematical model in the MATLAB/SIMULINK environment to analyze the dynamic thermal behavior of a direct-cooling upright freezer containing phase change material (PCM). In the 1.5D model, the freezer air domain was represented as 0D, the insulation domain as 1D, and the evaporator and PCM domains as 2D. Sensitivity analysis was conducted with 2,041 simulations, and the calibrated model was validated against experimental results. The deviation of the model validated against the experimental results is below 10%. A total of 480 parametric analyses were performed considering six parameters, including PCM and insulation properties. The safe temperature maintenance period during a power outage (temperature rise time) was the primary output of the analyses. The results indicate that, under similar operating conditions, increasing the insulation thickness from 75 mm to 90 mm increases the temperature rise time by approximately 6–7%, increasing the insulation density from 30 kg/m³ to 50 kg/m³ results in an rise about 9–10%, whereas reducing the insulation thermal conductivity from 0.025 W/m·K to 0.015 W/m·K leads to an increase of nearly 30%. The presence of PCM extended the temperature rise time from 0.6 hours up to 10 hours. Increasing the PCM latent heat from 100 kJ/kg to 300 kJ/kg and the PCM thickness from 4 mm to 12 mm resulted in increases in temperature rise time in the ranges of 90–240% and 90–280%, respectively. Finally, it was concluded that the PCM melting temperature must be selected in accordance with the dynamic behavior of the freezer; otherwise, the phase change process cannot be completed, and the desired performance will not be achieved.
Benzer Tezler
- Ağır ticari taşıt dizel motoru SCR sisteminin sıcaklık modellemesi
SCR system temperature modelling of a heavy duty vehicle diesel engine
OZAN AKBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ERTUĞRUL ARSLAN
- Development of a dynamic flight model for a jet trainer aircraft
Jet motorlu bir eğitim uçağının dinamik uçuş modelinin geliştirilmesi
MUHANED GİLANİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. SERKAN ÖZGEN
- Fotovoltaik uygulamalar için model tabanlı hibrit bir MPPT yönteminin geliştirilmesi
Development of a model-based hybrid MPPT method for photovoltaic applications
SÜMEYYE BÜYÜKKELEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AFŞİN KULAKSIZ
- Krenlerde yük salınımlarının sebep olduğu yatay kuvvetlerin tespiti için teorik bir modelin geliştirilmesi
Development a theoretical model of tower cranes for determination of horizontal forces caused by loading sway
ERDAL ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET SAĞIRLI
- Farklı nöron modellerinin Matlab tabanlı karşılaştırmalı simülasyonları ve yeni bir nöron modelinin geliştirilmesi
Matlab based comparative simulations of different models of a neuron and the development of a novel neuron model
HAMZA ÜNSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FİKRET YALÇINKAYA