Isı borulu ısı geri kazanım eşanjörü kullanılan ısı pompalı kurutma sisteminin enerji ve ekserji analizi

Abstract

Bu çalışmada dahili kondenser ile seri çalışan bir harici kondensere sahip ısı pompası destekli kurutma (IPK) sistemine ısı borulu ısı geri kazanım eşanjörü (IBIGKE) takılmış ve deneysel olarak incelenmiştir. IBIGKE’ nin yanında harici kondenserin devreye girmesinin sistem performansına ve kurutma süresine etkileri araştırılmıştır. Ayrıca sistemin enerji ve ekserji analizi gerçekleştirilerek, sistem performansı, her bir elemanın ekserji verimleri ve kayıpları hesaplanmıştır. Soğutucu akışkan olarak R410A kullanılan bu sistemde kurutma odası sıcaklığı, dahili kondenser yanında harici kondenserin devreye sokulmasıyla hassas bir şekilde sağlanmıştır. Deneyler IBIGKE’li ve IBIGKE’ siz olmak üzere 40°C kurutma sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Kurutulan ürün 5 mm kalınlığında kesilmiş ve tepsilere yerleştirilmiş ayva olup, her bir denemede tepsilere 3650 g ayva yerleştirilmiştir. Ürün üzerine gönderilen hava hızı ise sabit (3,5 m/s) olup, kapalı döngü çalışan bir sistemdir. Elde edilen sonuçlara göre, IBIGKE’li sistem verimi (2,335), IBIGKE’ siz sistem verimine göre (1,614) daha fazladır. Bu sistem ile kurutma sonunda istenilen şartlara % 18 daha kısa sürede ulaşılmıştır. Toplam güç tüketimi ise % 10 azalırken harici kondenser devreye girdiğinde bu değer % 11,1’e ulaşmıştır. Hava tarafındaki en yüksek ekserji değeri kurutma odası girişinde (0,1773 kW) olarak, soğutucu akışkan tarafında ise kompresör çıkışında (1,672 kW) olarak hesaplanmıştır. Harici kondenserin devreye girmesi ekserji kayıplarını azaltmıştır. Ekserji kaybı en yüksek olan sistem elemanı kompresör olup (0,611 kW) ekserji verimi en yüksek olan (% 92,23) eleman ise kısılma vanasıdır. IBIGKE’li sistem güç tüketimini azaltıp kurutma süresini kısaltırken ekserji değerlerini, ekserji kayıplarını arttırmış ve ekserji verimlerini azaltmıştır.

In this study, a heat pipe heat recovery exchanger (IBIGKE) was installed in the heat pump assisted drying (IPK) system, which has an external condenser operating in series with the internal condenser, and was investigated experimentally. In addition to IBIGKE, the effects of external condenser activation on system performance and drying time were investigated. In addition, the system performance, exergy efficiencies and losses of each element were calculated by performing energy and exergy analysis of the system. In this system, where R410A is used as the refrigerant, the temperature of the drying chamber is provided precisely by activating the external condenser next to the internal condenser. Experiments were carried out for three different drying temperatures (35, 40, 45°C) with and without IBIGKE. The dried product is quince, cut in 5 mm thickness and placed on trays, and 3650 g quince is placed. The air velocity sent over the product is constant (3.5 m/s) and is a closed-loop system. According to the results, the efficiency of the system with IBIGKE (2.335) is higher than the efficiency of the system without IBIGKE (1.614). With this system, the desired conditions were reached in % 18 shorter time at the end of drying. While the total power consumption decreased by % 10, this value reached % 11.1 when the external condenser was activated. The highest exergy value on the air side was calculated as at the inlet of the drying chamber (0.1773 kW), and on the refrigerant side as at the compressor outlet (1.672 kW). The activation of the external condenser has reduced the exergy losses. The system element with the highest exergy loss is the compressor (0.611 kW), and the element with the highest exergy efficiency (% 92.23) is the throttling valve. While the system with IBIGKE reduced power consumption and shortened the drying time, it increased exergy values, exergy losses and decreased exergy efficiencies.