Hibrit nanoyağlayıcı kullanılan iç ısı değiştiricili bir buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin termodinamik analizi
Küçük Resim Yok
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Düzce Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte dünya genelinde enerji ihtiyacı da sürekli artmaktadır. Enerji üretiminde ağırlıklı olarak fosil yakıt kullanılmaktadır. Bu yönüyle enerji üretimi yakıt kaynakları sınırlı, maliyetli ve aynı zamanda çevreye olumsuz etkileri olan bir süreçtir. Soğutma ve iklimlendirme sistemleri de enerji tüketiminde önemli bir paya sahiptir. Soğutma sistemi performansının arttırılması ciddi bir enerji tasarrufu sağlayacaktır. Soğutma sistemlerinin performansını arttırmak için sürekli çalışmalar yapılmaktadır. Son yıllarda nanoparçacık kullanımını konu alan çalışmalar yaygınlaşmaktadır. Nanoyağlayıcı kullanımının sistem performansını arttırdığı yapılan çalışmalarda görülmektedir.Çalışmalarda mono ve hibrit nanoyağlayıcı kullanımı ağırlıktadır. Bu çalışmada mono ve hibrit nanoyağlayıcı kullanılan buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin performansı analiz edilmektedir. Sistemde R1234yf soğutucu akışkanı kullanılmıştır. Baz polyol ester yağı (POE) ile %0,5 ve %1 konsantrasyonlardaki mono ve hibrit nanoyağlayıcıların sistem performansları karşılaştırılmıştır. Nano yağlayıcı olarak TiO2 ve literatürde pek rastlanmayan Bor (B) nanoparçacıkları kullanılmıştır. Yapılan deneylerde nanoyağlayıcılar POE içerisine kütlesel oranda karıştırılarak hazırlanmıştır. POE ve %0,5 TiO2, %1 TiO2, %0,5 B,%1 B, %0,5 TiO2-B, %1 TiO2-B konsantrasyonundaki nanoyağlayıcıların performansları iç ısı değiştiricili ve iç ısı değiştiricisiz olarak hesaplanmıştır.Deney sonuçlarına göre POE'ye kıyasla en yüksek COP artışları %1 TiO2-B hibrit nanoyağlayıcıda iç ısı değiştiricili ve iç ısı değiştiricisiz sistemde sırasıyla %10,46 ve %10,65 olarak elde edilmiştir. Kompresör güç tüketiminde en çok düşüş POE'ye kıyasla%1 TiO2-B hibrit nanoyağlayıcıda iç ısı değiştiricili ve iç ısı değiştiricisiz sistemde sırasıyla %8,06 ve %7,94 olarak elde edilmiştir. Ekserji veriminde POE'ye kıyasla iyileşme en çok %1 TiO2-B hibrit nanoyağlayıcıda iç ısı değiştiricili ve iç ısı değiştiricisiz sistemde sırasıyla %28,48 ve %23,36 olarak elde edilmiştir.Toplam ekserji yıkımında POE'ye kıyasla iyileşme en çok %1 TiO2-B hibrit nanoyağlayıcıda iç ısı değiştiricili ve iç ısı değiştiricisiz sistemde sırasıyla %8,72 ve %7,92 olarak elde edilmiştir.Çevre-ekonomik değerde POE'ye kıyasla %1 TiO2-B hibrit nanoyağlayıcıda iç ısı değiştiricili ve iç ısı değiştiricisiz sistemde sırasıyla %8,06 ve %7,94 iyileşme hesaplanmıştır. Sonuç olarak, iç ısı değiştiricili buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminde kullanılan hibrit nanoyağlayıcı baz POE ve mono nanoyağlayıcılara göre daha iyi performans göstermiştir.
With the development of technology, the energy demand is constantly increasing worldwide. Fossil fuels are predominantly used in energy production. In this respect, energy production is a process with limited fuel resources, costly and also has negative effects on the environment. Cooling and air conditioning systems also have an important share in energy consumption. Increasing the performance of the cooling system will provide serious energy savings. Continuous studies are being carried out to increase the performance of cooling systems. In recent years, studies on the use of nanoparticles have become widespread. It is seen in the studies that the use of nanolubricants increases system performance. The use of mono and hybrid nanolubricants is predominant in the studies. In this study, the performance of the vapor compression refrigeration system using mono and hybrid nanolubricants is analyzed. R1234yf refrigerant was used in the system. The system performances of the base POE and mono and hybrid nanolubricants at 0.5% and 1% concentrations were compared. TiO2 and Boron (B) nanoparticles, which are rarely seen in the literature, were used as nanolubricants. In the experiments, nanolubricants were prepared by mixing them into POE in mass ratio. The performances of POE and nanolubricants at concentrations of 0.5% TiO2, 1% TiO2, 0.5% B, 1% B, 0.5% TiO2-B, 1% TiO2-B were calculated with and without heat exchanger. According to the experimental results, the highest COP increases compared to POE were obtained as 10.46% and 10.65% in 1% TiO2-B hybrid nanolubricants with and without heat exchanger, respectively. The highest decrease in compressor energy consumption was obtained as 8.06% and 7.94% in 1% TiO2-B hybrid nanolubricant with and without heat exchanger, respectively, compared to POE. The highest improvement in exergy efficiency compared to POE was obtained as 28.48% and 23.36% in 1% TiO2-B hybrid nanolubricant with and without heat exchanger, respectively. The improvement in total exergy destruction compared to POE was obtained as 8.72% and 7.92% in 1% TiO2-B hybrid nanolubricant with and without heat exchanger, respectively. In environmental-economic value, 8.06% and 7.94% improvement was calculated in 1% TiO2-B hybrid nanolubricant with and without heat exchanger, respectively, compared to POE. As a result, the hybrid nanolubricant used in the heat exchanger vapor compression refrigeration system showed better performance than the base POE and mono nanolubricants.
With the development of technology, the energy demand is constantly increasing worldwide. Fossil fuels are predominantly used in energy production. In this respect, energy production is a process with limited fuel resources, costly and also has negative effects on the environment. Cooling and air conditioning systems also have an important share in energy consumption. Increasing the performance of the cooling system will provide serious energy savings. Continuous studies are being carried out to increase the performance of cooling systems. In recent years, studies on the use of nanoparticles have become widespread. It is seen in the studies that the use of nanolubricants increases system performance. The use of mono and hybrid nanolubricants is predominant in the studies. In this study, the performance of the vapor compression refrigeration system using mono and hybrid nanolubricants is analyzed. R1234yf refrigerant was used in the system. The system performances of the base POE and mono and hybrid nanolubricants at 0.5% and 1% concentrations were compared. TiO2 and Boron (B) nanoparticles, which are rarely seen in the literature, were used as nanolubricants. In the experiments, nanolubricants were prepared by mixing them into POE in mass ratio. The performances of POE and nanolubricants at concentrations of 0.5% TiO2, 1% TiO2, 0.5% B, 1% B, 0.5% TiO2-B, 1% TiO2-B were calculated with and without heat exchanger. According to the experimental results, the highest COP increases compared to POE were obtained as 10.46% and 10.65% in 1% TiO2-B hybrid nanolubricants with and without heat exchanger, respectively. The highest decrease in compressor energy consumption was obtained as 8.06% and 7.94% in 1% TiO2-B hybrid nanolubricant with and without heat exchanger, respectively, compared to POE. The highest improvement in exergy efficiency compared to POE was obtained as 28.48% and 23.36% in 1% TiO2-B hybrid nanolubricant with and without heat exchanger, respectively. The improvement in total exergy destruction compared to POE was obtained as 8.72% and 7.92% in 1% TiO2-B hybrid nanolubricant with and without heat exchanger, respectively. In environmental-economic value, 8.06% and 7.94% improvement was calculated in 1% TiO2-B hybrid nanolubricant with and without heat exchanger, respectively, compared to POE. As a result, the hybrid nanolubricant used in the heat exchanger vapor compression refrigeration system showed better performance than the base POE and mono nanolubricants.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
