TY - JOUR T1 - R290(Propan) ve R600(N-Bütan) Soğutucu Akışkanlarının Kullanıldığı Ardışık İki Kademeli (Kaskad) Bir Soğutma Sisteminin Optimum Çalışma Parametrelerinin Belirlenmesi TT - Determination Of The Optimum Operating Parameters Of The A Sequential Two-Stage Cooling System (Cascade), Using R290 (Propane) And R600 (N-Butane) Refrigerants AU - Atalay, Halil PY - 2019 DA - September DO - 10.21205/deufmd.2019216309 JF - Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi JO - DEUFMD PB - Dokuz Eylul University WT - DergiPark SN - 1302-9304 SP - 775 EP - 791 VL - 21 IS - 63 LA - tr AB - Ardışık iki kademelisoğutma sistemleri özellikle buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimlerinin düşüksıcaklık uygulamaları için yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu tarzsistemlerin daha verimli çalışabilmesi için izlenecek önemli adımlardan birisistemde kullanılacak soğutucu akışkanın seçimidir. Çünkü bir soğutmaçevriminde en yüksek COP değerini elde etmek özellikle soğutucu akışkanseçimine ve çalışma parametrelerinin en iyi şekilde belirlenmesine bağlıdır.Hidrokarbonlar topraktaki madde döngüsünden ortaya çıktıkları için doğalsoğutucu akışkan olarak adlandırılırlar. Özellikle propan (R290) ve bütan(R600) sağladığı avantajlardan dolayı son yıllarda soğutucu akışkan olaraktercih edilen doğal hidrokarbonlardır.Bu çalışmada, örnek olarak, R290 ve R600 soğutucu akışkanınınkullanıldığı iki kademeli bir soğutma çevrimi modeli geliştirilerek sisteminoptimum çalışma şartları belirlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda Java programlamadili kullanılarak örnek bir simülasyon modeli geliştirilmiştir. Bu modelde,olası hataları önlemek için stokastik (istatistiksel) optimizasyon yöntemlerikullanılmıştır. Ayrıca, soğutucu akışkanın bütün fazlarına ait termodinamiközellikler için Java dilinde ayrı bir simülasyon modeli geliştirilmiştir.Termodinamik özelliklerin belirlenmesi için geliştirilen simülasyonçalışmasında sıvı ve kızgın buhar bölgesi için özellikler Helmholtz gerçek gazhal denklemi kullanılarak belirlenmiştir. Soğutucu akışkanların doyma bölgesiözellikleri de kübik şerit polinom denklemleri kullanılarak hesaplanmıştır.Geliştirilen bu simülasyon çalışmasından elde edilen sonuçların gerçek birsoğutma çevrimi önemli ölçüde uyum gösterdiği ve bu çalışma kapsamındageliştirilen bu modelin endüstriyel soğutma uygulamalarında özellikle sistemtasarımı ve analizi aşamasında önemli avantajlar sağlayacağı gözlemlenmiştir. KW - Soğutma sistemleri KW - soğutucu akışkanlar KW - termodinamik özellikler N2 - Successive two-stage refrigeration systems are widely used, especially for low-temperature applications of vapor compression cooling cycles. One of the important steps to be taken for the more efficient operation of such systems is the selection of the refrigerant to be used in the system. Because achieving the highest COP value in refrigeration cycle depends particularly on the selection of refrigerant and the optimal determination of the operating parameters. Hydrocarbons are called natural refrigerants since they reveal from the material cycle in the soil. In this study, as an example, a two-stage refrigeration cycle model using R290 and R600 refrigerants were developed and the optimal operating conditions of the system were determined. For this purpose, a simulation model has been developed by using Java language. In this model, stochastic (statistical) optimization methods have been utilized to prevent possible errors. In addition, a separate simulation model has been improved in the Java language for calculating the thermodynamic properties of all phases of the refrigerants. In the simulation study developed for the determination of thermodynamic properties, the properties for the liquid and superheated vapor zones were determined using the Helmholtz real gas state equation. The saturation properties of the refrigerants were also calculated using the cubic spline polynomial equations. It has been observed that the results obtained from this simulation study are significantly compatible with the actual cooling cycle and the model developed in this study will provide significant advantages, especially in the system design and analysis stage in industrial cooling applications. CR - [1] Angelo J.V.H., Aute V., Radermacher R., 2016, Performance Evaluation of a Vapor Injection Refrigeration System Using Mixture Refrigerant R290/R600a, Int. J. Refrigeration, 65, 194-208. [2] Chen Q., Yu J., Yan G., 2016, Performance Analysis of a Modified Zeotropic Mixture (R290/R600) Refrigeration Cycle with Internal Subcooler for Freezer Applications, Applied Thermal Engineering, 108, 172-180. CR - [3] Ju F., Fan X., Chen Y., Quyang H., Kuang A., Ma S., Wang F., 2018, Experiment and Simulation Study on Performances of Heat Pump Water Heater Using Blend of R744/R290, Energy & Buildings, 169, 148-156. CR - [4 ] Wang Q., Li D.H., Wang J.P., Sun T.F., Han X.H., Chen G.M., 2013, Numerical Investigations on the Performance of a Single-Stage Auto- Cascade Refrigerator Operating with Two Vapor-Liquid Separators and Environmentally Benign Binary Refrigerants, Applied Energy, 112,949-955. CR - [5] Yan G., Hu H., Yu J., 2014, Performance Evaluation on an Internal Auto-Cascade Refrigeration Cycle with Mixture Refrigerant R290/R600a, Applied Thermal Engineering, 75, 994-1000. CR - [6] Yan G., He C., Yu J., 2018, Theoretical on the Performance of a Modified Refrigeration Cycle Using Binary Zeotropic Hydrocarbon Mixture R170/R290, Int. J. Refrigeration, CR - [7 Yılmaz İ., Çekin S., Bayrakçı H.C., Özgür A.E., 2017, Alternatif Soğutkanlı Kaskad Soğutma Çevrimleri ve Güncel Gelişmeler, 13. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, 1675-1688. CR - [8] International Standard ISO 17584 Refrigerant Properties, Reference Number: ISO 17584:2005(E), 2010. CR - [9] Buecker, D., Wagner, W. 2006. Reference equations of state for the thermodynamic properties of fluid phase n-butane and isobutene. Journal of physical and chemical reference data, 35(2), 929-1019. CR - [10 ] Lemmon, E.W., MCLinden, M.O., Wagner, W., 2009. Thermodynamic properties of propane. III. A reference equation of state for temperatures from the melting line to 650 K and pressures up to 1000 MPa. Journal of Chemical & Engineering Data, 54(12), 3141-3180. CR - [11] Xin-She Yang, Engineering Optimization, An introduction with Meta heuristic applications, John Willey & Sons , 2010, ISBN 978-0-470-58246-6 CR - [12] Xin-She Yang.: A New Meta heuristic Bat-Inspired Algorithm. Nature Inspired Cooperative Strategies for Optimization (NICSO 2010). Studies in Computational Intelligence Vol. 284 (2010) 65-74. CR - [13] Xin-She Yang, Engineering Optimization, An introduction with Meta heuristic applications, John Willey & Sons , 2010, ISBN 978-0-470-58246-6 . UR - https://doi.org/10.21205/deufmd.2019216309 L1 - https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/810155 ER -