Buzdolapları için mikrokanal yoğuşturucu tasarımı

Mikrokanal ısı değiştiriciler, endüstriyel uygulamalardaki küçük hacimlerden yüksek ısı aktarım ihtiyaçlarının karşılanmasında etkili olmaktadır. Soğutma uygulamalarında mikrokanal ısı değiştirici gibi kompakt ısı değiştiricilere yer verilmesi faz değişimlerinin küçük hacimlerde meydana gelmesini kaçınılmaz hale getirmektedir. Bu tez çalışmasında, panjurlu kanatlı mikrokanal yoğuştucu tasarımları için matematiksel bir benzetim modeli sunulmuştur. Sunulan model, yaygın kullanılan R600a soğutkanı ile çalışan buzdolabının çalışma koşullarını esas alarak yoğuşturucunun ısı kapasitesini ve çıkış sıcaklığını tahmin etmek üzere tasarlanmıştır. Sonlu hacimler yöntemine dayanan modelde, hesaplamalar yinelemeli bir şema ile etkinlik-NTU yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Matematiksel model sonuçlarını doğrulamak için deneysel çalışma yapılmış ve 16 farklı test gerçekleştirilmiştir. Deneysel ölçümler sonucunda matematiksel modelin, incelenen tüm test koşulları için çıkış sıcaklığını ±%2; ısı kapasitesini ise ±%1 aralığında bir ortalama mutlak sapma ile öngördüğü sonucuna varılmıştır. Tasarım aracı olarak geliştirilen matematiksel model, çözümleme için basınç kaybı ve ısı transfer katsayısına ihtiyaç duymaktadır. R600a'nın mikrokanaldaki yoğuşma akışının ısı transfer katsayısı ve akış karakteristiği üzerine bir çalışmaya rastlanılmamış, literatürdeki bilgiler yetersiz kalmıştır. Bu kapsamda, ısı transfer ve basınç kaybı karakteristiğinin belirlenmesi için R600a'nın mikrokanal yoğuşma akışı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımlarından biri olan Ansys FLUENT ile simüle edilmiştir. Sürekli durumda gerçekleştirilen HAD simülasyonlarında, çift fazlı akış Volume of Fluid (VOF) yaklaşımıyla, arayüz faz değişiminin kütle transferi Lee Modeli ile modellenmiştir. HAD simülasyon sonuçlarına dayanarak R600a'nın mikrokanal yoğuşma akışı için yeni bir ısı transfer katsayısı korelasyonu geliştirilmiştir. Tez çalışmasında, mikrokanal boyutları küçültülerek teorik tasarımlar yapılmış, tasarımların performansları geliştirilen matematiksel model ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir.