Çift evaporatörlü ejektör destekli soğutma sisteminin deneysel performans analizi

Artan nüfusa bağlı olarak küresel enerji tüketimi değerlerinin yükselmesi, çevre ve iklim şartlarına olumsuz etkilerini de beraberinde getirmektedir. Enerji tüketiminin ve hidrokarbon salınımının azaltılmasında soğutma ve ısıtma sistemlerinin verimliğinin arttırılması önemli bir role sahiptir. Uluslararası Soğutma Enstitüsü'nün 2018 raporuna göre ısıtma ve soğutma sistemleri için kullanılan enerji, dünya çapında tüketilen toplam elektriğin yaklaşık %20'sini oluşturmaktadır [1]. Bu nedenle, daha düşük enerji tüketimi ile daha yüksek ısıtma ve soğutma kapasiteleri elde edebilen yüksek verimliliğe sahip ısıtma veya soğutma sistemlerinin geliştirilmesi önem arz etmektedir. Günümüzde, soğutma uygulamalarında yaygın olarak buhar sıkıştırmalı soğutma sistemleri (BSSS) kullanılmaktadır. BSSS'lerde kısma işlemini yerine getirmek için genleşme cihazları kullanılmaktadır. Ancak genleşme cihazları kısma kayıplarına ve tersinmezliklere neden olmakta, bu durum sistem performansını olumsuz etkilemektedir. Bu probleme çözüm olarak BSSS'de genleşme cihazı yerine ejektör kullanılanabilir. Bu çalışmada laboratuvar ölçeğinde kurulan deneysel BSSS, ilave edilen baypas hatları ile ejektörlü ve ejektörsüz olarak çalıştırılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca sisteme ikinci bir evaporatör eklenerek dört farklı çalışma konfigürasyonu oluşturulmuştur. Bu konfigürasyonlar; BSSS, çift evaporatörlü soğutma sistemi (ÇES), ejektörlü buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi (EBSSS) ve çift evaporatörlü ejektörlü soğutma sistemi (ÇEES) olarak isimlendirilmiştir. Deneysel sistem, farklı konfigürasyonlarda soğutucu akışkan olarak R134a kullanılarak sırasıyla test edilmiştir. Testlerden elde edilen verilere enerji analizi uygulanarak çeşitli performans parametrelerinin değerleri tespit edilmiştir. Sistem performans değerleri kondenser yoğuşma sıcaklığı ve soğutucu akşıkan kütlesel debisine bağlı olarak karşılaştırmalı analiz edilmiştir. Sistemin soğutma kapasitesi, soğutma tesir katsayısı (STK), kompresör gücü, evaporatör#1 ve evaporatör#2 soğutma kapasiteleri gibi performans parametrelerinin karşılaştırması grafikler ile sunulmuştur. Sonuçlar incelendiğinde, ejektörün kullanımıyla sistemde soğutucu akışkan kütlesel debi değerinin arttığı, kompresör enerji tüketiminin azaldığı saptanmıştır. Bununla birlikte çift evaporatörün ve ejektörün kullanıldığı ÇEES'den elde edilen soğutma kapasitesi ve STK değerlerinin diğer konfigürasyonlara göre daha yüksek olduğu görülmüştür. ÇEES'den elde edilen STK değerinin BSSS'ye göre %7 ile %21 oranında daha yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda ejektörün çift evaporatörlü sistemlerde daha verimli çalıştığı ve sistem performansına olumlu katkı sağladığı belirlenmiştir.