Bir gemide oda sıcaklığı civarındakı uygulamalar için manyetık soğutma sisteminin tasarımı ve termodinamık analizi

Bu tez, oda sıcaklığına yakın deniz uygulamaları için tasarlanmış bir manyetik soğutma sisteminin tasarımı ve termodinamik performansını incelemektedir. Geleneksel buhar sıkıştırmalı sistemlerden farklı olarak, manyetik soğutma, manyetokalorik etki (MCE) ve gadolinyum gibi çevre dostu katı soğutucular kullanır. Bu malzemeler, değişen manyetik alanlara maruz kaldıklarında sıcaklık değişimi gösterirler. Çalışma, manyetik soğutmanın temel ilkelerini, manyetokalorik malzemeleri ve Aktif Manyetik Regeneratör (AMR) olarak bilinen çevrimi kapsayan ayrıntılı bir literatür incelemesi ile başlamaktadır. Laboratuvarda, manyetokalorik malzeme olarak gadolinyum kullanan masaüstü ölçekli deneysel bir sistem tasarlanmış ve geliştirilmiştir. Sistem, mekanik kontrol edilen bir manyetik alan kaynağı, bir ısı transfer döngüsü ve farklı alan şiddetlerinde sıcaklık değişimlerini izlemek için ölçüm cihazları içermektedir. Termodinamik performans göstergeleri olarak çevrim koşullarına bağlı olarak COP (Performans Katsayısı), soğutma kapasitesi ve entropi değişimi hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, sistem optimizasyonu ve entegrasyon zorluklarının aşılması koşuluyla, manyetik soğutmanın özellikle enerji verimliliği, kompakt yapı ve çevresel etki açısından denizcilik ortamlarında önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. 50 ile 80 mG arasında değişen manyetik alan güçlerine sahip deneysel koşullar altında sistem 2, 20°C'lik maksimum sıcaklık aralığına (ΔT) ulaştı. Performans katsayısı (COP) 0, 28 ile 2, 16 arasında değişti ve en yüksek soğutma kapasitesi optimum çalışma sırasında yaklaşık 1338 W'a ulaştı. Rejeneratör çevrimi boyunca entropi değişimi 90.35 J/kg·K olarak ölçüldü. Çalışma sıvısı, kararlı çalışma altında 5 ile 20 L/dakika akış hızını korudu ve sistem alan geçişine 300 saniyeden kısa sürede yanıt verdi. Bu çalışma, sürdürülebilir gemi soğutma teknolojileriyle ilgili literatüre katkı sağlamakta ve manyetik soğutma sistemlerinin denizcilik uygulamalarında pratik olarak uygulanabilirliğine dair önemli bilgiler sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Manyetik soğutma, Gadolinyum, Aktif Manyetik Regeneratör (AMR), Termodinamik analiz