Volumetric Efficiency Analysis of Automobile Air Conditioning System Using Different Refrigerants

Abstract

Volumetric efficiency of the compressor used in automobile air conditioning system using different refrigerants was investigated in this study. The compatibility of the empirical correlation which was obtained from the literature with the volumetric efficiency values in the working conditions was evaluated. Depending on the results obtained from the experimental studies, the limit values of the proposed correlation, its compatibility with empirical correlations and its usability for different refrigerants have been investigated. Volumetric efficiency analysis was performed for different speed and compression ratios of the compressor. In the case of using R1234yf and R1234ze(E) instead of R134a, it has been observed that the volumetric efficiency value of the compressor varies between 50% and 75% at the ranges of 1000 - 2750 rpm. The volumetric efficiency value calculated from the empirical correlation (proposed by Tian et al) for R134a and R1234ze (E) at values of above 1500 rpm, showed a maximum deviation of 10% from the values obtained from experimental studies.

Keywords

• Automotive air conditioning system
• R134a
• R1234yf
• R1234ze(E)

Otomobil İklimlendirme Sistemlerinde Farklı Soğutucu Akışkan Kullanılmasında Kompresörün Hacimsel Verim Analizi

Abstract

Bu çalışmada otomobil klima sisteminde farklı soğutucu akışkanlar kullanılarak kompresör volumetrik verim değerlerinin analizi yapılmıştır. Literatürde önerilen ampirik bağıntıdan elde edilen volumetrik verim değerlerinin çalışma şartlarındaki verim değerleri ile uyumluluğu karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlara bağlı olarak önerilen bağıntının sınır değerleri, ampirik bağıntılara uyumluluğu ve farklı soğutucu akışkanlar için kullanılabilirliği araştırılmıştır. Kompresörün farklı devir ve sıkıştırma oranları için volumetrik veriminin analizi yapılmıştır. R134a yerine R1234yf ve R1234ze(E) kullanılması durumunda otomobil iklimlendirme sistemlerinde kompresörün 1000 – 2750 d/d devir aralıklarında volumetrik verim değerinin %50 ile %75 aralığında değiştiği görülmüştür. R134a ve R1234ze(E) için Tian ve arkadaşlarının önerdiği ampirik bağıntıdan 1500 d/d üzerindeki devir sayılarında hesaplanan volumetrik verim değeri, deneysel çalışmalardan elde edilen değerlerden maksimum %10 sapma göstermiştir.

Keywords

• Otomobil klima sistemi
• R134a
• R1234yf
• R1234ze(E)
• hacimsel verim
• ampirik bağlantı

References

1. [1] Ünlüsoy, S., Tekin, G. (2010) “Design and Simulation of an Integrated Active Yaw Control System for Road Vehicles, International Journal of Vehicle Design, 52, 1, pp.5-19.
2. [2] Lemmon, E.W., Huber, M.L., McLinden, M.O. (2014) “REFPROP, NIST Standard Reference Database 23, v.9.1. National Institute of Standards. Gaithersburg, MD, USA.
3. [3] Direk, M., Kelesoglu, A., Akin, A. (2017) “Drop-in Performance Analysis and Effect of IHX for an Automotive Air Conditioning System with R1234yf as a Replacement of R134a” Strojniški vestnik-Journal of Mechanical Engineering, 63, pp.314-319.
4. [4] Mota-Babiloni, A., Navarro-Esbrí, J., Mendoza-Miranda, J. M., & Peris, B. (2017) “Experimental evaluation of system modifications to increase R1234ze(E) cooling capacity”, Applied Thermal Engineering, 111, pp.786–792.
5. [5] Direk, M., Soylu, E. (2018) “The Effect of internal heat exchanger using R1234ze(E) as an alternative refrigerant in a mobile air-conditioning system”, Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering, vol. 64, 2, pp.114-120.
6. [6] Tian, C., Dou, C., Yang, X., Li, X., (2004) “A mathematical model of variable displacement wobbleb plate compressor for automotive air conditioning system”, Applied Thermal Engineering, 24, pp.2467–2486.
7. [7] Tian, C., Dou, C., Yang, X., Li, X., (2006) “A mathematical model of variable displacement swash plate compressor for automotive air conditioning system” International Journal of Refrigeration, 29, (2006), pp.270–280.
8. [8] Paul Ortega Sotomayor., José Alberto Reis Parise., (2016) “Characterization and simulation of an open piston compressor for application on automotive air-conditioning systems operating with R134a, R1234yf and R290” International journal of refrigeration, 61, pp.100–116.