İKİ BUHARLAŞTIRICILI KARBONDİOKSİT (CO2) - AMONYAK (NH3) KASKAD SOĞUTMA SİSTEMİNİN TERMODİNAMİK ANALİZİ VE OPTİMUM TASARIM PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ

Abstract

Günümüzde, aşı muhafazası, hızlı dondurma sistemleri, dondurulmuş gıdaların depolanması gibi nedenlerden dolayı düşük sıcaklıkta verimli bir şekilde çalışan soğutma sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Tek kademeli soğutma sistemlerinin kullanılması, enerji verimliliği açısından ekonomik değildir ve bu nedenle iki kademeli veya kaskad sistemler düşük sıcaklık eldesinin istendiği soğutma uygulamalarında tercih edilirler. Ayrıca, iki farklı düşük sıcaklığa sahip iki buharlaştırıcılı soğutma sistemleri de birçok uygulamada tercih edilmektedir. Bu çalışmada, kaskad soğutma sisteminde iki buharlaştırıcı kullanımı durumunda termodinamik analiz yapılmıştır ve optimum tasarım parametreleri, kaskad yoğuşturucudaki yoğuşturucu sıcaklığı (T_MY) ve soğutmadaki performans katsayısı (COP) açısından belirlenmiştir. Kaskad soğutma sisteminde, küresel ısınmaya ve ozon tabakasının incelmesine neden olan yapay soğutucu akışkanların yerine doğal soğutucu akışkanlardan, karbondioksit (CO2) düşük sıcaklık çevriminde ve amonyak (NH3) yüksek sıcaklık çevriminde kullanılacaktır. Soğutma kapasitesi her iki buharlaştırıcı için sabit olarak kabul edilmiştir. Tasarım parametreleri olarak, birinci ve ikinci buharlaştırıcı sıcaklıkları (T_b1,T_b2), yoğuşturucu sıcaklığı (T_y) ve kaskad yoğuşturucudaki sıcaklık farkı (∆T) ele alınmıştır ve sırasıyla -35 °C ile -45 °C, -45 °C ile -55 °C, 35 °C ile 45 °C, 3 °C ile 5 °C değerleri için çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre COP değerinin buharlaştırıcı sıcaklığına büyük oranda bağlı olduğu ve çalışılan aralıklarda COP değerinin 2.566’ya ulaşılabileceği görülmüştür.