A COMPARATIVE INVESTIGATION OF NATURAL REFRIGERANTS: A CASE STUDY FOR COLD STORAGE APPLICATION

Öz

The aim of this study is to investigate the thermodynamic performance of a refrigeration system for a cold storage using natural refrigerants which can be considered as substitutes of CFC, HCFC and HFC type working fluids. As these kinds of refrigerants menace the environment because of their higher ozone depletion and global warming potentials, the investigations are focused on new alternative refrigerants. For this purpose, seven natural refrigerants and three chlorine based ones are analyzed in terms of first and second laws of thermodynamic. The analyses are made for a refrigeration capacity of 98.46 kW and cold room temperature of -2 °C. The energy performance indicator COP, exergy performance indicator exergy efficiency and exergy destruction rates of the system are determined. The results are showed that the best COP value is obtained using R600a with a value of 2.5. According to the exergy analyses, the refrigerant R600a has the highest exergetic efficiency rate with 24.9 %. Also the highest exergy destruction rates occurred using R170 and R744 with 57.47 and 56.63 kW, respectively.

Anahtar Kelimeler

• Natural Refrigerant, Cold Storage, Energy, Exergy

DOĞAL SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN KARŞILAŞTIRMALI OLARAK İNCELENMESİ: SOĞUK DEPOLAMA UYGULAMASI İÇİN ÖRNEK BİR ÇALIŞMA

Öz

Bu çalışmanın amacı, doğal akışkanlar kullanılan bir soğutma sisteminin soğuk depolama uygulamaları için termodinamik performansının incelenmesidir. CFC, HCFC ve HFC tipi akışkanlar, yüksek ozon tahrip ve küresel ısınma potansiyeline sahip oldukları için araştırmalar yeni alternatif akışkanlara odaklanmıştır. Bu amaçla, yedi adet doğal akışkan ve üç adet klasik akışkan, termodinamiğin birinci ve ikinci kanunu yönünden analiz edilmiştir. Analizle, 98.46 kW kapasitesinde ve -2 °C muhafaza sıcaklığındaki bir soğuk oda için yapılmıştır. Enerji performans göstergesi olan COP, ekserji performansı göstergesi olan ekserji verimi ve ekserji kayıpları tespit ediliştir. Sonuçlara göre en yüksek COP değer R600a akışkanı kullanıldığında 2.5 olarak elde edilmiştir. Ekserji analizi sonuçlarına göre ise, en yüksek ekserji verimi R600a akışkanı için % 24.9 olarak elde edilmiş ve en yüksek ekserji yıkımı değerleri R170 ve R744 akışkanları için 57.47 ve 56.63 kW olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Doğal Akışkan, Soğuk Depolama, Enerji, Ekserji

Kaynakça

1. AGDE, (2015). Australian Government Department of the Environment. http://www.environment.gov.au/protection/ozone/publications/natural-refrigerants- case-studies, accessed 22.01.2015. R717 R717 R600 R600 R600a R600a