İDEAL BUHAR SIKIŞTIRMALI SOĞUTMA ÇEVRİMİNDE KISMA VANASI DAVRANIŞININ MATLAB SIMULINK İLE İNCELENMESİ

Year 2025, Volume: 21 Issue: 2, 325 - 340, 01.11.2025

Faruk Kılıç , Büşra Namlıoğlu , Hande Erkaymaz

https://doi.org/10.17134/khosbd.1749304

Abstract

R134A akışkan değerlerinin termodinamik özellikleri Matlab Simulink uygulamasında formüle edilmiştir. Bir kısma vanasının 6 farklı giriş ve çıkış basınç değerlerine karşılık beklenen parametre değişimi davranışı analiz edilmiştir. Literatürde yer alan kısma vanası davranışı ile MATLAB Simulink formülasyonunun doğrulaması yapılmıştır.
MATLAB Simulink hesaplama sonuçları, giriş çıkış basınçları ile sıcaklık farkı kıyası ve entalpi hesabı doğrulaması grafikler ile paylaşılmıştır. Soğutma proseslerinde kullanılan kısma vanası çalışma prensibine göre belirlenmiş ikinci, üçüncü ve beşinci örnekler incelendiğinde doğru orantılı parametre sonuçları elde edilmiştir: Sistemlerin çıkış sıcaklığı azalmış, entropinin ve akış enerjilerinin ise arttığı tespit edilmiştir. Giriş basıncının sırasıyla: 200 ve 1000 kPa, çıkış basıncından yüksek olduğu üçüncü ve beşinci örnekler üzerinden, giriş basınç değerinin yüksek olmasının başlangıç entalpi (sırasıyla h1: 31.50, 107.4 kJ/kg) ve doymuş sıvı entalpi (sırasıyla hf: 17.30, 95.50 kJ/kg) değerlerini doğrudan etkilediği görülmüştür. Çıkış sıcaklığının sırasıyla T2: 39.40, 24.15 olarak yükseldiği gözlenen dördüncü ve altıncı örnekte çıkış basınç değerinin giriş basınç değerine göre fazla olduğu görülmüştür. Diğer taraftan, doymuş sıvı halinde 0, doymuş buhar halinde ise 1 değerini veren kuruluk derecesinin negatif değer olarak çıktığı birinci: -0,3016, dördüncü: -0,07679 ve altıncı: -0,3136 sistem örneklerinin realitede mümkün olmadığı görülmüş olup formül tutarlılığı çalışılmıştır.

Keywords

MATLAB SIMULINK , Kısma Vanası , R134A

Thanks

Labaratuvar imkanlarını kullanmış olduğumuz Milli Savunma Üniversitesi Kara Harp Okulu Makine Mühendisliği Bölümü yetkililerine teşekkür ederiz.

INVESTIGATION OF THROTTLER VALVE BEHAVIOR WITH IDEAL VAPOR COMPRESSION REFRIGERATION CYCLE ELEMENT IN MATLAB SIMULINK

Abstract

The thermodynamic properties of R134A fluid values were formulated in the MATLAB Simulink application. The expected parameter change behavior of a throttle valve in response to six different inlet and outlet pressure values was analyzed. The consistency of the throttle valve behavior in the literature has been verified.
The thermodynamic properties of R134A fluid values have been formulated in the MATLAB Simulink application. The expected parameter change behavior of a throttle valve in response to 6 different inlet and outlet pressure values has been analyzed. The verification of the MATLAB Simulink formulation has been created with the throttle valve behavior in the literature. MATLAB Simulink calculation results, comparison of inlet and outlet pressures and temperature difference, and enthalpy calculation verification have been shared with graphics. When the second, third, and fifth examples determined according to the working principle of the throttle valve used in cooling processes were examined, directly proportional parameter results were obtained: It was determined that the outlet temperature of the systems decreased, and the entropy and flow energies increased. In the third and fifth examples where the inlet pressure is 200 and 1000 kPa, respectively, higher than the outlet pressure, it is observed that the high inlet pressure value directly affects the initial enthalpy (h1: 31.50, 107.4 kJ/kg, respectively) and saturated liquid enthalpy (hf: 17.30, 95.50 kJ/kg, respectively) values. In the fourth and sixth examples where the outlet temperature is observed to increase as T2: 39.40, 24.15, respectively, it is observed that the outlet pressure value is higher than the inlet pressure value. On the other hand, the first: -0.3016, fourth: -0.07679 and sixth: -0.3136 system examples, where the dryness fraction is 0 during the saturated liquid state and 1 in the saturated vapor state, are negative, which are is not possible in reality. That’s why, only formula consistency is studied for these examples.

Keywords

MATLAB SIMULINK , Throttle Valve , R134A

Thanks

We would like to thank the authorities of the National Defense University, Kara Harp Okulu, Mechanical Engineering Department, for using their laboratory facilities.

References

• [1] Y. A. Kara, S. Akın, "Soğutma Deneyi Föyü," Makine Mühendisliği Bölüm Başkanlığı, Bursa Teknik Üniversitesi. (Erişim: 04.10.2025).
• [2] E. Demirci, M. Özkaymak, M. Koşan, A. E. Akkoç, M. Aktaş, "Doğal Soğutucu Akışkan Kullanımında Gelişmeler," Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 6, no. 3, pp. 184-199, 2020.https://dx.doi.org/10.30855/gmbd.2020.03.02
• [3] Ü. Şahin, "Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevriminin Elemanları," Erişim: 13 Nisan 2024. https://prezi.com/j72_eo7ars0n/buhar-skstrmal-mekanik-sogutma-cevrimi/
• [4] H. Bulgurcu, "Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevrimleri," Erişim: 13 Nisan 2024. https://deneysan.com
• [5] A. Y. Koç, A. Bahadıroğlu, B. N. Atay, Ü. Ünver, "Soğutucu Akışkan Performanslarının Farklı Kriterlere Göre Karşılaştırılması," Koç Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol. 4, no. 1, pp. 22-31, 2021.
• [6] M. Aktaş ve ark., "Performance Analysis of Food Refrigeration System Without Defrost Operation: Eco-Design Approach," Journal of Food Process Engineering, vol. 48, no. 2, 2025. https://doi.org/10.1111/jfpe.70058
• [7] B. O. Bolaji, Z. Huan, "Thermodynamic analysis of the performance of a vapour compression refrigeration system, working with R290 and R600a mixtures," Scientia Iranica B, vol. 20, no. 6, pp. 1720-1728, 2013.
• [8] F. Alsouda, N. S. Bennett, S. C. Saha, F. Salehi, M. S. Islam, "Vapor Compression Cycle: A State-of-the-Art Review on Cycle Improvements, Water and Other Natural Refrigerants," Clean Technologies, vol. 5, no. 2, pp. 584-608, 2023. https://doi.org/10.3390/cleantechnol5020030
• [9] H. V. Sihombing, H. Ambarita, W. Naibaho, E. Y. Setiawan, "Effect of multi–stages vapor compression refrigeration cycle using refrigerant R32 for Air-Conditioning unit," IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., vol. 725, 012017, 2020. DOI:10.1088/1757-899X/725/1/012017
• [10] B. Kılıç, O. İpek, "Performance analysis of vapor compression refrigeration system using mixed refrigerant R410A," International Journal of Energy Applications and Technologies, vol. 8, no. 2, pp. 60-64, 2021. https://doi.org/10.31593/ijeat.870203
• [11] K. K. Dubey, R. S. Mishra, "Thermodynamic study of R134a in Vapour Compression Refrigeration System in Summer Climate," International Journal of Research in Engineering and Innovation (IJREI), vol. 1, no. 2, pp. 49-53, 2017.
• [12] A. M. Kaya, "Thermodynamical Study and Taguchi Optimization of a Two-Stage Vapor Compression Refrigeration System," Thermal Science, vol. 26, no. 5A, pp. 3951-3963,2022. https://doi.org/10.2298/tsci211111054k
• [13] H. Ambarita, H. V. Sihombing, "The optimum intermediate pressure of two-stages vapor compression refrigeration cycle for Air-Conditioning unit," IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conference Series, vol. 978, 012098, 2018.https://doi.org/10.1088/1742-6596/978/1/012098
• [14] A. M. Kaya, "Çok Kademeli Buhar Sıkıştırmalı İdeal Soğutma Çevrimlerinde Farklı Soğutucu Akışkanlar Kullanarak Enerji ve Ekserji Analizi," BŞEÜ Fen Bilimleri Dergisi, vol. 8, no. 1, pp. 42-55, 2021. https://doi.org/10.35193/bseufbd.826970
• [15] H. M. Ali, S. A. Kadhim, O. A. A. İbrahim, "Evaluating Refrigerant Purity Characteristics: An Experimental Approach to Assess Impact on Vapor-Compression Refrigeration System Performance," Mechanical Engineering Department, University of Technology, Baghdad, Iraq, 2021. https://doi.org/10.18280/ijht.410410
• [16] E. Ünver, "Soğutma Sistemi Kılcal Boru Emiş Hattı Isı Değiştiricisinin Sayısal ve Deneysel Modellenmesi," Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2011.
• [17] A. Khan, C. R. Bradshaw, "Quantitative Comparison of the Performance of Vapor Compression Cycles with Various Means of Compressor Flooding," International Compressor Engineering Conference, Paper 2739, 2022. https://docs.lib.purdue.edu/icec/2739
• [18] A. N. Khudaiwala, "Factors affecting the performance of Vapour Compression Refrigeration System - A Review," Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR), vol. 5, no. 8, 2018.
• [19] K. Bilen, K. Dağıdır, E. Arcaklıoğlu, "Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevriminde R134a Yerine R1234yf ve R1234yf/Al2O3 ile R1234yf/CNTs Nanosoğutucu Akışkanların Kullanımının Termodinamiğin I. ve II. Kanunları Bakımından Teorik Olarak İncelenmesi," Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 7, no. 3, pp. 183-195, 2021.
• [20] N. Upadhyay, "Analytical Study of Vapour Compression Refrigeration System Using Diffuser and Subcooling," IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE), vol. 11, no. 3, pp. 92-97, 2014.
• [21] H. Bayram, "Elektrikli Taşıtlar İçin İklimlendirme Sistemlerinde Performans ve Enerji Kullanımı Açısından İyileştirme Yöntemlerinin Araştırılması," Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa Uludağ Üniversitesi, Bursa, Türkiye, 2019.
• [22] K. Seka, "İki Kademeli Soğurmalı Soğutma Sistemlerinin I. ve II. Kanun Analizleri," Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Uludağ Üniversitesi, Bursa, Türkiye, 2016.