İki kademeli soğurmalı soğutma sistemlerinin I. ve II. kanun analizleri

Abstract

Bu çalışmada iki kademeli soğurmalı soğutma sistemlerine ait termodinamiğin birinci ve ikinci kanun analizlerine yer verilmiştir. Soğurmalı soğutma sistemleri güneş enerjisi kaynaklı ya da endüstriyel atık ısı ile çalışabilen ve ozona zararlı olabilecek akışkanlara bünyelerinde yer olmayan çevre dostu sistemlerdir. Çalışmada DELPHI programı yardımıyla su – Lityum Bromür çözeltisi ile çalışan seri akışlı bir sisteme ait oluşturulan simülasyon üzerinde analizler yapılmıştır. Bu çalışmada özgün olarak incelenen yönlerden biri sistemin enerji ihtiyacının sıcak su, kızgın su buharı ve sıcak hava ile karşılanarak enerji ve ekserji analiz sonuçlarının gösterilmesidir. Sistem elemanlarının farklı çalışma şartlarına bağlı olarak sistem performans katsayısındaki değişim, yüksek basınçlı kaynatıcıya ait kapasite değeri, ekserji kayıpları ve ısı kaynağına ait debi miktarı her bir kaynak türü için şekiller üzerinde gösterilmiştir. Sistem içerisinde yer alan eşanjörlerin de sistem üzerindeki etkilerinin incelendiği çalışmada eşanjörler aktif ya da devre dışı olduğu durumlarda sistem performans katsayısındaki değişim gösterilmiştir. Sistem içerisindeki ısı dengesinin dikkate alındığı analizlerde yüksek basınçlı yoğuşturucu sıcaklığına bağlı olarak sistem performans katsayısının değişimi hesaplanmıştır. Tezde incelenen diğer bir yön ise sistemin mevsimsel performansıdır. Buna bağlı yapılan analizde absorber ve yoğuşturucu atmosfere açık olarak Bursa ili şartlarında yıl boyu incelenmiştir. Mevsimsel analiz sonucunda sistemdeki ekserji kayıpları değişimi ve ısı atımı için gerekli hava debisi değişimi şekiller üzerinde gösterilmiştir. Ayrıca son olarak enerji analizine bağlı ekonomik analizde çalışma kapsamına dâhil edilmiştir. Geliştirilen ekonomik yaklaşımda birim maliyet değeri bilinen sistem elemanlarının kapasiteye bağlı yatırım ve işletme maliyetleri hesaplanarak sistem elemanlarının farklı çalışma şartları altında maliyet değişimi gösterilmiştir.

In this study, the first and the second law analyses of thermodynamics are presented for double-effect absorption refrigeration systems. The absorption refrigeration systems are the systems which operate with solar energy assisting or industrial waste heat, and involving environmental friendly working fluids not leading ozone depletion. In the study, the analyses made on the simulation built in DELPHI program regarding a system operating on series flow water – Lithium Bromide are performed. One of the distinction points investigated in this study is the illustration of the energy and exergy results of the system energy demand to be met by hot water, superheated vapor and hot air. Depending on the different operating conditions of the system components, the variation in the coefficient of performance, the capacity of the high pressure generator, exergy losses and flow rate of the heat source based on each source are depicted on figures. Additionally, the effects of the heat exchangers on the system to be investigated in the study, it is demonstrated that the variation in the coefficient of performance in case the heat exchangers are active or passive. The variation in the coefficient of performance is calculated in the regarded analyses where the heat balance based on the high pressure condenser temperature. Another point of distinction examined in this thesis is the seasonal performance of the system. The analyses performed on this subject are investigated for the conditions of Bursa through the year as the absorber and condenser is open to the atmosphere. As a result of the seasonal analysis, the variations of the exergy losses and the heat rejected for required air flow rate change in the system are shown on figures. Furthermore, an economic analysis based on energy analysis is included ultimately into the scope of the study. It is shown that the cost variation of the system under different operating conditions depending on the investment and operating costs of the each system components is calculated by the presented economic approach.