Numerical and experimental investigation of ejector use as the expander in the vapor-compression refrigeration cycle operating with a new generation refrigerant

Bu tezin konusu ejektör genleştiricili soğutma çevrimi (EGSÇ) ile ilgilidir. EGSÇ, performans iyileştirmesi sağlamak amacıyla klasik çevrimdeki genleşme vanası yerine ejektör kullanılması ve çevrime sıvı-buhar ayırıcı eklenmesi ile geleneksel buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi (BSSÇ) değiştirilerek oluşturulmuştur. Bu tezin temel amacı EGSÇ üstüne sayısal ve deneysel incelemeler yapmaktır. Bu tezin temel akışkanları R134a ve R1234yf'dir. R1234yf soğutkanının geleneksel çevrimde R134a soğutkanından daha düşük bir performans sergilediği deneysel ve sayısal olarak literatürde gösterilmiştir. Böylece, F-gaz yönetmeliğine göre uygun bir soğutkan alternatifi olan R1234yf klasik çevrimde bir performans iyileştirmesine ihtiyaç duymaktadır. Öncelikle sıfır boyutlu (0B) kapsamlı termodinamik modeller sabit alanda ve sabit basınçta karışımlı ejektör teorileri için kurulmuştur. Ayrıca lüle boyunca oluşan basınç ve hız dağılımını hesaplayabilmek için birincil lülenin bir boyutlu (1B) modeli kurulmuştur. Böylece termodinamik modeller ve birincil lülenin 1B modeli birleştirilerek EGSÇ'nin yarı-1B modeli elde edilmiştir. Matematik modellerin çözüm algoritmaları MATLAB® ortamında kurulmuştur ve soğutkanların özellikleri REFPROP'tan elde edilmiştir. Deneysel performans analizlerini yapabilmek ve yarı-1B modelden elde edilen sayısal sonuçları denelysel olarak doğrulamak için EGSÇ/BSSÇ test düzeneği kurulmuştur. Yarı-1B model ve termodinamik modellerin performans iyileştirme yüzdeleri arasındaki maksimum fark R134a ve R1234yf için sırası ile yüzde 14 ve yüzde 20 olarak hesaplanmıştır. Böylece, yarı-1B modelleme yaklaşımının daha gerçekçi performans değerlendirmeleri için gerekli olduğu gösterilmiştir. Deneylerin sonuçları ortaya koymaktadır ki çalışma koşullarına göre ejektör tasarımının hassasiyeti ve sıvı-buhar ayırıcı verimliliği çevrim performansı açısından kritiktir. Deneysel verilerin ve EGSÇ'nin yarı-1B modelinden elde edilen sayısal sonuçların karşılaştırması çevrim performans katsayısı (COP), ikincil akışkan kütlesel debisi ve akışkanların karışma oranı açısından iyi bir uyum ile sonuçlanmıştır.