Buhar Sıkıştırmalı-Absorbsiyonlu Kaskad Soğutma Çevrimlerinin İkinci Kanun Analizi

Abstract

Bu çalışmada buhar sıkıştırmalı-absorbsiyonlu kaskad soğutma çevrimlerinin enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Kaskad soğutma çevriminin absorbsiyon kısmında en uygun akışkan çiftini belirlemek için buhar sıkıştırmalı kısmında sadece R134asoğutucu akışkanı kullanımı dikkate alınarak LiBr-H2O ve NH3-H2O çiftleri karşılaştırılmıştır. Kaskad soğutma sistemlerinin absorbsiyonlu kısmında LiBr-H2O akışkan çiftinin kullanılması durumunda NH3-H2O akışkan çiftine göre % 27 daha yüksek soğutma tesir katsayısı (STK) ve ikinci kanun analiz sonucuna göre % 20 daha düşük ekserji kayıpları elde edilmiştir. Bu sonuçlara dayanarak kaskad soğutma sistemlerinin absorbsiyonlu kısmında sadece LiBr-H2O akışkan çiftinin buhar sıkıştırmalı kısmında ise NH3, R134a, R410A ve CO2 soğutucu akışkanların kullanıldığı düşünülerek oluşturulan çevrimlerin sistem elemanlarının farklı çalışma sıcaklıklarına göre birinci ve ikinci kanun analizleri yapılmıştır. Bu analizlere göre kaskad çevriminin yoğuşturucu ve absorber sıcaklığı arttıkça çevrimin STK değeri azalmakta, buna karşılık kaynatıcı ve buharlaştırıcı sıcaklığının artmasıyla da çevrimin STK değerinin artmakta olduğu tespit edilmiştir. Artan absorber, kaynatıcı ve kondenser sıcaklıklarında ekserji veriminin azaldığı görülmüştür. Ayrıca, CO2/LiBr-H2O kaskad çevrimi çok daha kötü performansa sahipken NH3/LiBr-H2O kaskad çevriminin en iyi termodinamik performansa sahip olduğu tespit edilmiştir

Keywords

• Soğutma, Absorbsiyon, Kaskad, Performans katsayısı, Ekserji etkinliği

Second Law Based Thermodynamic Analysis of Compression-Absorption Cascade Refrigeration Cycles

Abstract

In this study, energy and exergy analysis of compression-absorption cascade refrigeration cycles were performed. In order to determine the best suitable working pair in the absorption section of the cascade refrigeration system, LiBr-H2O and NH3-H2O pairs were compared by considering only R134a in the vapour compression section. In the case of using LiBr-H2O fluid couple in the absorption section of cascade refrigeration cycles, the coefficient of performance (COP) is 27% higher and total exergy destruction rate is 20% lower compared with the case of using NH3-H2O fluid couple. Based on these results, the first and second law thermodynamic analyses were carried out for different working temperatures of the system components by using only LiBr-H2O in the absorption section and using various refrigerants, namely NH3, R134a, R410A and CO2, in the vapor compression section. The results show that the COP of the cascade system increases by increasing the generator and evaporator temperatures, while it decreases by increasing the condenser and absorber temperatures. However, the exergetic efficiency decreases with increasing generator, absorber and condenser temperatures. Moreover, it was determined that NH3/LiBr-H2O cascade cycle has the best thermodynamic performance, while CO2/LiBr-H2O cascade cycle has substantially poorer performance than this cycle

Keywords

• Refrigeration, Absorption, Cascade, Coefficient of performance, Exergetic efficieny