Hermetik Pistonlu Soğutma Kompresörlerinde Muhafaza İçindeki Gaz Karışımının Deneysel Olarak İncelenmesi

İ STANBUL TEKNİ K ÜNİ VERSİ TESİ  FEN Bİ Lİ MLERİ ENSTİ TÜS Ü

HERMETİ K Pİ STONLU SOĞUT MA

KOMP RES ÖRLERİ NDE MUHAFAZA İ Çİ NDEKİ GAZ KARI ŞI MI NI N DENEYSEL OLARAK İ NCELENMESİ

YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Ma k. Müh. Vedat AYSAL

HAZİ RAN 2005

Anabili m Dalı : MAKİ NA MÜHENDİ SLİ Ğİ Progra mı : ENERJİ

ĠSTANBUL TEKNĠ K ÜNĠ VERSĠ TESĠ  FEN BĠ LĠ MLERĠ ENSTĠ TÜS Ü

HERMETĠ K PĠ STONLU SOĞUT MA

KOMP RES ÖRLERĠ NDE MUHAFAZA Ġ ÇĠ NDEKĠ GAZ KARI ġI MI NI N DENEYSEL OLARAK Ġ NCELENMESĠ

YÜKSEK LĠ SANS TEZĠ Ma k. Müh. Vedat AYSAL

503021103

HAZĠ RAN 2005

Tezi n Enstitüye Veril diği Tari h : 9 Mayı s 2005 Tezi n Savunul duğu Tari h : 2 Hazi ran 2005

Tez Danı Ģ manı : Prof. Dr. Seyhan UYGUR ONBAġI OĞLU Di ğer Jüri Üyel eri Prof. Dr. Feri dun ÖZGÜÇ (Ġ. T. Ü.)

ÖNS ÖZ

Bu yüksek lisans t ez çalıĢ ması nı yönet en, ol uml u el eĢtiri ve önerileri ile kat kı da bul unan değerli hoca m Sn. Pr of. Dr. Seyhan UYGUR ONBAġI OĞLU’ na t eĢekkür ederi m.

Bu çalıĢ manı n gerçekl eĢ mesi ni sağl ayan ve dest ek ol an Ar çeli k Ar aĢtır ma ve GeliĢtir me Mer kezi’ne, baĢt a Sn. ġe msetti n EKSERT ve Sn. Fati h ÖZKADI’ nı n Ģahsı nda teĢekkür ederi m.

ÇalıĢ manı n her aĢa ması nda dest eği ni esirge meyen, değerli fi kirleri ve el eĢtirileri yl e Sn. Emr e OĞUZ’ a, PI V deneyl eri ndeki kat kıları yla Sn. Deni z ġEKER ve Sn. Hakan KARATAġ’ a, deneysel çalıĢ mal arı ndaki kat kıları ndan dol ayı Sn. Fi kri ÇAVUġ OĞLU, Sn. Ersi n DÖNMEZ, Sn. Ni hat KANDE MĠ R, Sn. Er can KURTULDU ve Sn Far uk KOCABI YI K’ a ve t üm ARGE Termodi na mi k Teknol ojil eri Laborat uarı çalıĢanl arı na t eĢekkür ederi m.

Tü m çalıĢ mal arı m boyunca ver di kl eri dest ekt en dol ayı baĢt a Sn. BarıĢ ÜNAL, Sn. Fati h YI LMAZ ve Sn. Er de m TURF AN ol mak üzere ARGE Yüksek Li sans Öğr encileri’ ne teĢekkür ederi m.

Bugünl ere gel me mi sağlayan, maddi ve manevi dest ekl eri ni esirge meyen AĠ LE ME ve t üm dostları ma teĢekkürl eri mi sunarı m.

Ġ ÇĠ NDEKĠ LER

KI SALT MALAR i v

TABLO LĠ STESĠ v

ġEKĠ L LĠ STESĠ vi

SE MBOL LĠ STESĠ viii

Ġ NDĠ SLER i x

ÖZET x

SUMMARY xi

1. GĠ RĠ ġ 1

2. LĠ TERATÜR ARAġTI RMASI 4

2. 1 Her meti k Ko mpr esörleri n Tanıtıl ması 4

2. 1. 1 Ko mpr esör e mme tarafı soğut kan hattı 5

2. 2 Ko mpr esör Ġçi Isı Transferi ve Emme Gazı nı n Isı nması 8

2. 3 Muhafaza Ġçi ndeki Gaz KarıĢı mını n Ġncel enmesi 24

3. TEORĠ K ÇALI ġ MALAR 30

3. 1 Gerçek Buhar Soğutmalı Çevri m 30

3. 2 Ko mpr esör Perfor mans ve Veri m Para metrel eri 32 3. 3 Öl ü Haci mdeki Gazın Geni Ģl e mesi ni n Et kisi 34 3. 4 R600a Soğut kanlı Emme Gazı nı n Isı nması nın Et kileri 36

3. 5 Gaz KarıĢı m Para met resi 42

4. DENEYSEL ÇALI ġMALAR 45

4. 1 Ko mpr esör Kal ori metre Ölçü ml eri 46

4. 2 Soğut kan Hattı Sı caklı k Ölçü m ÇalıĢ mal arı 48

4. 3 Akı Ģ GörselleĢtir me ÇalıĢ mal arı 55

4. 3. 1 PI V ( Parti cl e I mage Vel oci metr y) 55

4. 3. 2 Deney düzeneği ni n tanıtıl ması ve öl çüml erin yapıl ması 58

4. 3. 3 PI V öl çüml eri 61

5. TEORĠ K VE DENEYSEL SONUÇLARI N KARġI LAġTI RI LMASI 67

6. SONUÇLAR VE YORUMLAR 70

KAYNAKLAR 72

KI SALT MALAR

AS HRAE : Ameri can Soci et y Of Heati ng, Refri gerati on ans Ai r Conditi oni ng Engi neers

ARI : Air- Conditi oni ng and Refri gerati on Instit ut e PI V : Parti cl e I mage Vel oci metry

COP : Coeffi ci ent Of Perf or mance

R600a : Ġzobut an

R134a : Tetra Fl or Et an DS C : Direct Sucti on Rati o Prati o : Pressure Rati o

PI D : Pr oporti onal-Int egral- Deri vati ve Contr ol CCD : Char ge Coupl ed Devi ce

TABLO LĠ STESĠ

Sayf a No

Tabl o 2. 1. Sı caklı k öl çü m nokt al arı . . . 10

Tabl o 3. 1. Ġdeal debi ile gerçek debi arası far kl ar . . . 36

Tabl o 4. 1. Ko mpr esör çalıĢ ma Ģartl arı . . . 45

Tabl o 4. 2. Ko mpr esör kal ori metre test sonuçl arı nı n kı yasl anması . . . 46

Tabl o 4. 3. Soğut kan hattı sı caklı k ölçü m sonuçl arı . . . 49

Tabl o 4. 4. Ko mpr esör i çi çevre ve ko mponent sı caklı kl arı . . . 50

Tabl o 4. 5. Ko mpr esör gl obal enerji dengesi karĢıl aĢtır ması . . . 52

ġEKĠ L LĠ STESĠ

Sayf a No

ġekil 2. 1 : Her meti k kompresör genel gör ünü mü . . . 5

ġekil 2. 2 : Ko mpr esör dönüĢ bor usu sust urucu giriĢi l okasyonu . . . 6

ġekil 2. 3 : Emme sust urucusu gaz akıĢ hattı . . . 7

ġekil 2. 4 : Ko mpr esör ana gövdesi ele manl arı patlatıl mıĢ res mi . . . 8

ġekil 2. 5 : Soğut kan ile çevresi arası ndaki ısı transferi . . . 10

ġekil 2. 6 : El e man nu marası na göre sıcaklı k ve ısı transfer oranl arı nı n belirlenmesi . . . 11

ġekil 2. 7 : El e man sı caklı kl arı nı n karıĢı m para metresi ile değiĢi mi . . . 13

ġekil 2. 8 : El e man sı caklı kl arı nı n egzos pl enu mu mal ze mesi ni n ısıl ilet kenli ği ile deği Ģi mi . . . 13

ġekil 2. 9 : Emme siste mi ni n yalıtılması nı n kompr esör sıcaklı kl arı na et kisi . . . . 14

ġekil 2. 10 : Sili ndir bası ncı nı n krank açısı ile değiĢi mi . . . 17

ġekil 2. 11 : Sili ndirde bul unan soğut kanı n sıcaklı ğı nı n krank açısı ile değiĢi mi . . 18

ġekil 2. 12 : R134a içi n sili ndir duvarı ile soğut kan arası ndaki ısı transferi . . . 18

ġekil 2. 13 : R134a içi n sı kıĢtır ma iĢi ni n çevri m boyunca değiĢi mi . . . 19

ġekil 2. 14 : Ko mpr esör içerisi nde enerji dengel eri ni n yazıl ması içi n belirlenen kontr ol haci mleri . . . 20

ġekil 2. 15 : Ko mpr esör içi ısı transferi değerleri ni n muhafaza sıcaklı ğı ile değiĢi mi . . . 22

ġekil 2. 16 : Ko mpr esör içi sıcaklı k değerl eri ni n muhafaza sıcaklı ğı ile değiĢi mi . 23 ġekil 2. 17 : Doğr udan e mme oranı içi n uygul anan kavra msal model . . . 25

ġekil 2. 18 : Test eki pmanı nı n Ģe mat i k göst eri mi . . . 26

ġekil 2. 19 : Deney tesisatı nı n Ģe mat i k gör ünüĢü . . . 27

ġekil 2. 20 : Konsantrasyonun farklı tasarı mlar içi n za manl a deği Ģi mi . . . 27

ġekil 2. 21 : Deney düzeneği Ģe matik res mi . . . 29

ġekil 3. 1 : Buhar sı kıĢtır malı soğutma çevri mi P- h di yagra mı . . . 31

ġekil 3. 2 : -15/-23. 3 ve –30C buharlaĢ ma sı caklı kl arı nı n geniĢl e me pr osesi ne et ki si . . . 34

ġekil 3. 3 : Sı kıĢtır ma oranı nı n öl ü haci m haci msel veri mliliği üzeri ne et kisi . . . 35

ġekil 3. 4 : R600a soğut kanlı buhar sı kıĢtır malı soğut ma çevri mi P- h di yagra mı . 38 ġekil 3. 5 : R600a soğut kanı n ısı nması nı n haci msel veri mlili k üzeri ne et kisi . . . 39

ġekil 3. 6 : Emme pl enu mu sı caklığı nı n özgül güç t üketi mi üzeri ne et kisi . . . 42

ġekil 3. 7 : Gaz karıĢı m pr osesi Ģemati k res mi . . . 43

ġekil 4. 1 : Sı kıĢtır ma oranı nı n kompr esör haci msel veri mlili ği ne et kisi . . . 47

ġekil 4. 2 : Sı kıĢtır ma oranı nı n kompr esör izentropi k veri mlili ği ne et kisi . . . 48

ġekil 4. 3 : 3 nol u çalıĢ ma Ģartı ndaki soğut kan hattı sıcaklı kları nı n deney süresi nce deği Ģi mi . . . 49

ġekil 4. 4 : Sı kıĢtır ma oranı nı n kompr esör haci msel veri mlili ği üzeri ne et kisi . . 54

ġekil 4. 5 : Sı kıĢtır ma oranı nı n hacims el debi üzeri ne et kisi . . . 54

ġekil 4. 7 : Ko mpr esör PI V öl çümü deney düzeneği . . . 59 ġekil 4. 8 : Ko mpr esör PI V öl çümü . . . 60 ġekil 4. 9 : I numaralı kompr esör çalıĢ ma Ģartı ndaki ortal a ma vekt ör ve akıĢ

çi zgil eri . . . 62 ġekil 4. 10 : II numaralı kompr esör çalıĢ ma Ģartı ndaki ortal ama vekt ör ve akıĢ

çi zgil eri . . . 62 ġekil 4. 11 : III numaralı kompresör çalıĢ ma Ģartı ndaki ortal ama vekt ör ve akıĢ

çi zgil eri . . . 63 ġekil 4. 12 : 3 farklı çalıĢ ma Ģartı için gaz karıĢı mı hı z büyüklükl eri . . . 64 ġekil 4. 13 : II numaralı çalıĢ ma Ģartı ndaki akıĢ vekt örleri ni n za manl a değiĢi mi . . 65 ġekil 5. 1 : 34. 9 mm X koor di natı nda sust urucu giriĢi ndeki yat ay hı z büyükl ükl eri

. . . 67 ġekil 5. 2 : 33. 31 mm X koor di natında sust urucu giriĢi ndeki yat ay hı z büyükl ükl eri

. . . 68 ġekil 5. 3 : Ko mpr esör debisi ile PIV hı z öl çüml eri benzeĢimi . . . 69

SE MBOL LĠ STESĠ

Cp : Soğut kanı n özgül ısısı (sabit bası nç) Cv : Soğut kanı n özgül ısısı (sabit haci m) f : Ko mpr esör çalıĢ ma frekansı

h : Soğut kan ent al pisi

hko mp,isen, ç : Ġzentropi k sı kıĢtır ma sonucu ko mpr esör çı kıĢı soğut kan ent al pisi dir

m : Direkt e mil en soğut kan debi si ideal

m : Ġdeal kompresör debisi

soğ

m : Soğut kan (ko mpresör) debi si

yay

m : Muhafaza içi ne yayılan soğut kan debisi

n : Politropi k üs

P1 : Emme bası ncı

P2 : Egzos bası ncı

T : Sı caklı k

Vs i l : Strok hac mi v : Haci msel debi

Q : Ko mpr esör ile çevresi arası ndaki ısı transferi

buh Q : Soğut ma kapasitesi isen W : Ġzentropi k ko mpresör gücü komp W : Ko mpr esör giriĢ gücü komp w : Özgül güç t üketi mi

 : Isı transfer oranı

 : Taze gaz oranı

 : Yoğunl uk

e : Emme pl enu mu soğut kan yoğunl uğu

ko mp, g : Ko mpr esör giriĢi soğutkan yoğunl uğu

i sen : Ġzentropi k veri m

v : Ko mpr esör haci msel veri mlili ği (t opl a m)

v 1 : Haci msel veri mlili k (ölü hac mi n et kisi)

v 2 : Haci msel veri mlili k (emme gazı nı n ısı nması nı n et kisi)

Ġ NDĠ SLER

buh : Buharl aĢtırıcı buh, ç : Buharl aĢtırıcı çı kıĢı buh, g : Buharl aĢtırıcı giriĢi

e : Emme pl enu mu

ko mp : Ko mpr esör ko mp, ç : Ko mpr esör çı kıĢı ko mp, g : Ko mpr esör giriĢi si r : Si kül asyon gazı

soğ : Soğut kan

s us : Sust urucu giriĢi

HERMETĠ K PĠ STONLU SOĞUT MA KOMPRES ÖRLERĠ NDE MUHAFAZA Ġ ÇĠ NDEKĠ GAZ KARI ġI MI NI N DENEYSEL OLARAK Ġ NCELENMESĠ

ÖZET

Her meti k ko mpr esörl erde kapasite ve veri m artıĢı i çi n e mme gazı nı n sili ndire ol abil di ği nce düĢük sı caklı kt a alı nması gerekme kt edir. Nor mal uygul a mal arda, buharl aĢtırıcı dan gel en soğut kanı n bir kı s mı muhafazada dol aĢtı ğı içi n yüksek sı caklı kt aki yüzeyl er t arafı ndan ı sıtıl makt adır. Sust urucuya i se bir mi kt ar t aze gaz il e birli kt e muhafaza i çi nde bul unan yüksek sı caklıkt aki gaz da karıĢarak gir mekt edir. Sust urucuya giren e mme gazı, bu nedenl e ı sı nmakt a; soğut kan yoğunl uğu azal makt a ve dol ayısı yl a sabit silindir hac mi ne daha az soğut kan alı nmakt adır. Ko mpr esör kapasitesi ve veri mi di rekt ol arak kütl esel debi ye bağlı ol duğundan, ko mpr esör kapasitesi ve veri mi düĢme kt edir.

Bu çalıĢ manı n a macı; her meti k pi st onl u soğut ma ko mpr esörleri nde e mme gazı nı n ısı nması nı n azaltıl ması i çi n yeni yönt e mlerin araĢtırıl ması dır. Bu çalıĢ mada; ko mpr esör dönüĢ bor usundan gel en ve göreceli olarak düĢük sı caklı kt aki taze gazı n, muhafaza i çi ndeki sı cak yüzeyl er nedeni yl e ı sı nmıĢ ol an, yüksek sı caklı kt aki gaz il e karıĢı mını n i ncel enmesine ve farklı deneysel tekni kl er kull anarak bu pr osesi n karakt eri ze edil mesi ne çalıĢıl mıĢtır.

Sust urucu giriĢi ndeki taze gaz oranı nı n belirlenmesi a macı yl a farklı çalıĢ ma Ģartları nda sı caklı k öl çüml eri gerçekl eĢtiril miĢ, ko mpr esör ün çalıĢ ma basınç or anı na bağlı ol arak soğut kan debi si analiti k ol arak hesaplanmaya çalıĢıl mıĢ ve gaz karıĢı mı pr osesi ni n karakt erizasyonunda kull anılabilecek yönt e mlerden birisi ol an PI V ( Particl e I mage Vel oci metry) t ekni ği il e aynı çalıĢ ma Ģartları nda akı Ģ görselleĢtiril mesi yapıl maya çalıĢıl mıĢtır. Far klı t ekni kl er kull anılarak yapıl an bu çalıĢ mal ar sonucunda el de edil en bil giler birbirleri ile karĢılaĢtırılarak t aze gaz karıĢı mı prosesi karakt erize edil miĢtir.

EXPERI MENTAL STUDY OF SUCTI ON GAS MI XI NG ON THE SUCTI ON SI DE I N A HERMETI C RECI PROCATI NG COMP RESS OR

SUMMARY

Heat transfer t o s ucti on gas i n a her meti c r ecipr ocati ng co mpr essor has r everse effect s on t he co mpr essor perf or mance and effici ency. Super heati ng of t he s ucti on gas r esults i n an i ncrease of t he specifi c vol u me and t hereby mass fl ow rat e. Thus, t he specifi c po wer consumpt i on of t he co mpr essor will i ncrease. For t hi s reason, any heat transfer t o s ucti on gas must be r educed and sucti on gas t e mper at ure must be l o w enough t o i mpr ove t he co mpr essor effi ci ency and perf or mance. Mai n heat sour ces t o t he super heat ed s ucti on gas are i -) gas circul ati on i nsi de t he co mpr essor s hell, ii-) heat transfer t o t he gas i n t he sucti on muffl er and iii-) heat transfer t o t he gas i n t he sucti on pl enu m. The mai n scope of t he pr esent study i s t o anal yze t he gas circul ati on effect on s ucti on gas t emper at ure bet ween co mpr essor sucti on pi pe and i nl et of t he sucti on muffl er.

The appli cabl e co mpr essor desi gn s ucti on gas fr om t he evapor at or i s du mped i nt o t he co mpr essor shell, and i s t hen dr a wn t hr ough t he sucti on muffl er i nt o t he co mpr essor. In r eci pr ocati ng co mpr essors havi ng cl ose di st ance bet ween s ucti on pi pe and s ucti on muffl er, t he l ar ge porti on of t he r efri gerant i s sucked by t he s ucti on muffl er. The ot her part of t he r efri gerant spills i nt o t he co mpr essor shell and cont act s t he cyli nder, mot or and ot her hi gh t emper at ure surfaces. Then, super heat ed gas i s mi xed wi t h fresh gas co mi ng fr o m evapor at or and sucti on gas t e mper at ure i ncreases at t he i nl et of t he s ucti on muffl er. Theor eti cal esti mat es show t hat 10C i ncrease i n sucti on gas te mper at ure results i n appr oxi mat el y a 3 percent decrease i n co mpr essor effici ency. In t hi s st udy, we have proposed a ne w t echni que for i nvesti gati on of gas circul ati on t o decrease t he s ucti on gas super heati ng. I n t he experi ment al part of t he st udy, fl ow vi suali zati on met hod i s used t o obt ai n fl ow patt er ns and fl ow vect ors bet ween sucti on i nl et co mpr essor and muffl er i nl et. P. I.V. ( Parti cal I mage Vel oci metr y) i s used as a fl ow vi suali zation met hod t o visuali ze t he gas circul ati on i n her meti c shell.

1. GĠ RĠ ġ

Enerji i hti yacı nı n arttı ğı günü müzde, enerji tasarrufu ve çevre koru ması son za manl arda öne mli bir konu hali ne gel miĢtir. Buzdol apl arı nda, son yıllarda yaĢanıl an geliĢ mel ere bağlı ol arak ko mpr esörlerden daha fazl a veri mlili k beklen mekt edir. Bili ndi ği üzere ko mpr esörlerdeki kayı pl ar mekanik, el ektri k mot or u ve t ermodi na mi k taraflarda meydana gel mekt edir. Ko mpr esör deki t er modi na mi k kayı pl ar, ko mpr esör ün parçal arı arası ndaki ı sı transferi nden ve farklı ko mponentl erdeki bası nç düĢü münden kaynakl anma kt adır. Ko mpr esör perfor mansı nı n ko mpr esör ısı transferi anali zl eri yl e geliĢtiril mesi mü mkündür. Isı transferi yoll arı nı n, doğr udan e mme gazı na t esir eden ve en öne mli ol anl arı ndan biri de e mme gazı nı n ı sı nması dır. Emme gazı nı n ı sı nması ve kı zgı nlı k derecesi ni n artması nı n sili ndirdeki kütlesel debi üzeri nde öne mli et kileri bul un makt adır. Ko mpresörl erde e mme hattı boyunca soğut kan gaz muhafaza i çi nden ve egzos hattı ndan daha düĢük soğut kan sıcaklı ğı na sahi p ol duğu içi n çevre biri mlerden ısı kazan makt adır.

Emme gazı nı n sı caklı ğı nı n art ması il e orantılı ol arak, gazı n yoğunl uğu ve dol ayı sı yl a sabit sili ndir hac mi ni dolduran soğut kan kütl esi azal mıĢ ol ur. Bu debi düĢüĢü, direkt ol arak ko mpresör kapasitesi ni, haci msel veri mini ve perfor mansı nı düĢür mekt edir. Nor mal ko mpr esör uygul a mal arı nda, buharl aĢtırıcı dan gel en gaz e mme bor usu yar dı mı il e ko mpr esör muhafazası na boĢal makt adır. Emme sust urucusuna giren soğut kanı n büyük bir kı smı e mme bor usundan gönderil mekt edir. Geri kal an kı s mı i se muhafaza i çi nde bul unan ve ko mpr esör i çi ndeki ı sı kaynakl arı ( ko mpr esör mot or u, sili ndir gövdesi, ko mpresör yağı, ve egzos hattı) t arafı ndan ı sı nmı Ģ gazdan ol uĢ makt adır. Sust urucuya ve dol ayısı yl a sili ndire bu ı sı nmıĢ gaz karıĢı mı gir mekt edir.

Teori k hesapl a mal ara göre, buzdol abı ko mpr esörleri nde e mme gazı nı n sıcaklı ğı nı n 20° C art ması dur umunda R600a soğut kanı i çi n ko mpr esör ün haci msel veri mi nde % 6, 4’l ük bir düĢüĢ meydana gel mekt edir [ 1]. Kompr esör üzeri nde yapıl an deneysel

çalıĢ mal ara göre de, buharlaĢtırıcı dan sust urucuya girene kadar ol an böl ümde e mme gazı nı n yakl aĢı k 20 C ısı ndı ğı söyl enebilir.

Bugün i çi n nor mal uygul a mal ar çok geni Ģ bir Ģekil de kull anıl makt adır. Bu uygul a mal arda t er mopl asti k mal ze meden yapıl mıĢ ve sili ndir kafası na sabitlenmi Ģ e mme sust urucul arı ndan faydal anıl makt adır. Emme sust urucul arı nda giriĢ ağzı geni Ģl etilerek veya e mme bor usu sust urucu giriĢi birbiri ne yakl aĢtırılarak daha f azl a taze gazı n sust urucu i çi ne gir mesi sağl anmakt adır. Bu yönt e mlerle, gazı n ı sı nması bir mi kt ar önl ense de, gaz, yi ne de karıĢı m nedeni yle ı sı nmakt a ve bu nedenl e ol uĢan veri msi zli kl er ta ma men önl ene me mekt edir.

Emme gazı nı n ı sı nma probl e mi ni azalt mak i çi n, buharl aĢtırıcı dan gel en ve direkt sust urucuya giren t aze gaz oranı nı arttır mak gerek mekt edir. Taze gaz oranı nı artır manı n di ğer bir yol u da “ Di rekt Emi Ģ” si st e mleri uygul anmaktır [ 1]. Bu siste mlerle buharl aĢtırıcıdan gel en gazı n bir bağl antı el e manı yar dı mı ile direkt ol arak sust urucuya gir mesi sağl anmakt adır. Emme gazı, muhafaza i çi ne açıl madı ğı, yüksek sı caklı kt aki parçal arla t e mas et medi ği ve muhafaza i çi ndeki gaz il e karıĢ madı ğı i çi n e mme gazı na doğr u ol an ı sı transferi mi ni mize edil mekt edir. Ancak; direkt e miĢ bağl antısı nı n zararları, zorl ukl arı ve nor mal e miĢ sist e mi ni n avant ajları nedeni il e nor mal uygul amal ar günü müzde daha fazl a t erci h edil mekt edir.

Bu çalıĢ mada da yi ne böyl e bir nor mal uygula ma üzeri nde dur ul muĢ, buzdol abı ko mpr esörl eri ol arak bi li nen R600a soğut kan gazlı her meti k pi st onl u s oğut ma ko mpr esörl eri üzeri nde çalıĢıl mıĢtır. Bu ti p ko mpresörl erde buharl aĢtırıcıdan gel en göreceli ol arak soğuk gaz, il k ol arak ko mpr esör muhafazası i çi ne açıl makt adır. Ko mpr esör dönüĢ bor usundan göreceli ol arak daha soğuk gel en gaz il e muhafaza içi nde yüksek sı caklı k kaynakl arı t arafı ndan ı sıtıl mıĢ ol arak bul unan sı cak gaz, muhafaza i çi nde sust urucu giriĢ böl gesi nde karıĢarak sust urucu giriĢi nden ı sı nmıĢ ol arak sust urucuya gir mekt edir. Sust urucu i çi nden geçen gaz, daha sonra e mme pl enu muna gel mekt edir. Emme gazı ndaki ı sın ma ko mpr esör performa nsı nda azal maya neden ol makt adır.

Bu çalıĢ manı n a macı sust urucu giriĢi ndeki soğuk gaz il e sı cak gazı n karıĢarak sust urucu giriĢi nden ı sı nmı Ģ gazı n gir mesi yl e neticel enen gaz karıĢı m pr osesi ni n akı Ģ al anl arı nı n çı kartıl ması, i ncel enmesi ve sust urucu giriĢ geo met risi ve ko mpr esör

dönüĢ bor usu il e sust urucu giriĢi or yant asyonunun bu gaz karıĢı mı akıĢ al anı na et kisi ni n araĢtırıl ması dır. Ko mpr esör giriĢi ile sust urucu giriĢi arası ndaki gaz karıĢı m pr osesi ni n akı Ģ al anl arı nı n çı karıl ması i çi n akı Ģ görselleĢtir me yönt e mi ol arak PI V ( Particl e I mage Vel oci metry) kullanıl mıĢtır.

Bu çalıĢ mada sust urucu giriĢi ndeki t aze gaz oranı nı n belirlenmesi a macı yl a farklı çalıĢ ma Ģartları nda sı caklı k öl çüml eri gerçekl eĢtiril miĢ, ko mpr esör ün çalıĢma bası nç oranı na bağlı ol arak soğut kan debi si analiti k ol arak hesapl anmaya çalıĢılmı Ģ ve gaz karıĢı mı pr osesi ni n karakt erizasyonunda kull anılabilecek yönt e mlerden birisi ol an PI V ( Particle I mage Vel oci metry) t ekni ği ile aynı çalıĢ ma Ģartları nda akı Ģ görselleĢtiril mesi yapıl maya çalıĢıl mıĢtır.

2. LĠ TERATÜR ARAġ TI R MASI

2. 1 Her meti k Ko mpresörl eri n Tanı tıl ması

Mot or un r ot or, st at or, sargı gi bi el e manl arı ile kit gr ubunun aynı muhafaza i çi nde bul unduğu ko mpr esörl ere her meti k ko mpr esörl er denir. Ko mpr esör i çi nde kapalı haci m ol arak bir sili ndir ve bu sili ndiri n i çi nde sıkı Ģtır ma i Ģi ni yapan pi st on bul unur. Pi st on, hareketi ni bir krank- bi yel mekani z ması il e direk mot or dan alır.

Her meti k kompresörl er baĢlıca Ģu ana böl üml erden ol uĢ makt adır:

Ko mpr esör ana gövdesi : Sili ndir, valfler, e mme sust urucusu, e mme ma nifol du, egzoz manifol du, egzoz sust urucul arı, valf t abl ası ve mekani k siste mi n yat akl arı nı içer mekt edir.

Me kani k siste m : Mot or un dön me hareketi ni pi st onun il eri - geri salı nı mlı hareketi ne dönüĢt üren siste mdir. Krank mili, bi yel kol u ve pist ondan ol uĢ makt adır.

Yay sist e mi : Ko mpr esör de bul unan hareketli mekani k parçal arı n peri yodi k hareketi nden dol ayı ol uĢan titreĢi mleri sönü ml e mek i çi n kullanılan siste mdir.

El ektri k mot or u : El ektriksel gücü mekani k güce dönüĢt ür mekt e kull anılan r ot or ve st at or i kilisi nden ol uĢan sist e mdi r.

Muhafaza : Yukarı da bahsedilen dört siste mi nde i çi nde bul unduğu kapalı kor uyucu kabukt ur. Ko mpr esör kabuğunun görevi, ko mpresör i ç ort a mı nı n dı Ģ ort amdan hava al mayacak Ģekil de yalıtıl ması nı sağl a maktır. Bunun yanı nda kompr esör de yağl a manı n yapıl ması için yağl a ma haznesi ol araktan kullanıl makt adır.

ġekil 2. 1: Her meti k ko mpresör genel gör ünü mü

2. 1. 1 Ko mpresör e mme t arafı soğut kan hattı

Ko mpr esör i çi nde e mme gazı nı n e mme hattı boyunca ı sı nması nı n ve s ust ur ucu giriĢi ndeki gaz karıĢı m prosesi ni n anl aĢılabil mesi içi n gerçekl eĢen akı Ģ feno menl eri ni kavrayabil mek ve t er modi na mi k ve ı sı transferi anali zl eri gerçekl eĢtirebil mek i çi n ko mpr esör i çi ndeki soğut ucu akı Ģkanı n i zl edi ği yol un anl aĢıl ması öne mli dir. Özelli kl e soğut kan hattı ndaki akıĢ feno menl eri ni n i yi anl aĢıl ması deneyl eri yor uml a ma mı za kat kı sağl ayacaktır.

Bili ndi ği üzere ko mpr esörl er konvansi yonel soğut ma çevri mleri ni n bir parçası ve buharl aĢtırıcı dan çı kan soğut kan gaz belli bir sı caklı ğa çı karak kı zgı n buhar hali nde ko mpr esör muhafazası na ko mpr esör dönüĢ borusundan gir mekt edir. Ko mpr esör dönüĢ bor usundan gel en ve göreceli ol arak soğuk ol an soğut kan gaz muhafaza içi ndeki ı sı kaynakl arı t arafı ndan ı sı nmıĢ gaz il e karıĢtı kt an sonra s ust ur ucu giriĢi nden bu ı sı nmıĢ soğut kan gaz karıĢı mı girme kt edir. Gaz karıĢı m sıcaklı ğı nı n

düĢürebil mek i çi n ko mpr esör dönüĢ bor usundan gel en t aze veya soğuk gaz or anı nı n arttırıl ması gerekmekt edir. Bu nedenl e ġekil 2.2’ de gör ül düğü üzere ko mpr esör dönüĢ bor usu il e sust urucu giriĢi birbirleri ne bakacak Ģekil de ve mü mkün ol duğunca yakı n ol arak konu ml andırıl mıĢtır.

ġekil 2. 2: Ko mpr esör dönüĢ bor usu sust urucu giriĢi l okasyonu

Sust urucu giriĢi nden sust urucuya giren soğut kan sust urucu i çi nde bul unan bor u hattı nı t aki p ederek e mme pl enu muna yönel mekt edir. Sust urucu; bası nç dal gal arı nı sönü ml e mek ve akı Ģ enerjisi ni al mak i çi n bor u hatları ve haci mlerden ol uĢ makt adır. Bor u hatl arı üzeri nde bul unan orifisler yar dı mı ile haci m il e arası nda gaz alıĢ veriĢi yapıl arak dal galı akıĢl arın haci mlere akt arıl ması ve burada enerjileri n sönü ml en mesi yapıl makt adır. Bu basınç dal gal arı ve dal galı akı Ģ e mme yaprağı nın salı nı m hareketi nden kaynakl anma kt adır. Sust urucu i çindeki akıĢ pati kal arı ġekil 2. 3’ de gör ül mekt edir.

Sust urucu i çi ndeki bor u hatları yar dı mı il e sust urucu i çi ndeki akı Ģkan aynı za manda sust urucu çı kıĢı ol an emme pl enu muna yönl endiril mekt edir. Emme pl enu mundan geçen soğut kan üzeri nde e mme port u bul unan valf t abl ası ndan ve e mme yaprağı ndan geçerek sili ndir i çi ne alın makt adır. Sili ndir kafası e mme ve egzos yaprakl arı nı ve pl enu ml arı nı ayır makt adır. Sı kıĢtır ma sonrasında soğut kan yüksek bası nç ve sı caklı kt a egzos sust urucusuna yönel mekt edir.

ġekil 2. 3: Emme sust urucusu gaz akıĢ hattı

Sili ndir i çi ne alı nan ve verilen gaz alıĢveriĢi sili ndir i çi bası nç ve e mme pl enu m bası nç farkı il e t ahri kl enen e mme ve egzos valf yaprakl arı ile kontrol edil mekt edir. Sili ndir i çi nde gerçekl eĢen genl eĢ me pr osesi sırası nda sili ndir bası ncı düĢ mekt e ve sili ndir bası ncı nı n e mme manifol du bası ncı ndan daha düĢük bir değere ul aĢ ması neticesi nde e mme yaprağı açılarak e mme ma nifol dundaki soğut kan ko mpr esör içerisi nde sı kıĢtır ma i Ģl emi ni n gerçekl eĢti ği sili ndir i çi ne dol makt adır. Gerçekl eĢen e mme pr osesi ni n ar dı ndan pi st on alt öl ü nokt adan üst öl ü nokt aya doğru hareket e baĢl a makt a ve soğut kan sı kıĢtırıl makt adır. Sı kıĢtır ma pr osesi ile sili ndir bası ncı art makt a ve üst öl ü nokt aya yakı n bir konu mda egzoz yaprağı açıl arak egzoz ma nifol duna doğr u akı Ģ gerçekl eĢ mekt edir. Böyl ece soğut ucu akı Ģkan sili ndirden dı Ģarı atılarak, egzoz sust urucusuna yönel mekt edir. Daha sonr a ko mpr esör titreĢi m bor usu ol arak adl andırdığı mız ve muhafaza i çi nde t üm gövdeyi dol aĢan bir bor udan geç mekt edir. Ve böylece ko mpr esör ü t erk et mekt edir. Sili ndir kafası i se ko mpr esörl erdeki e mme ve egzos valf yaprakl arı nı ve pl enu ml arı nı ayırarak valf yapr ağı ve valf tabl ası nı n sili ndir giriĢi nde gövdeye t utt ur ul ması nı sağl a makt adır. Ko mpr esör e mme yaprağı nı n hareketleri e mme hattı boyunca ol an soğutkanı n e mi Ģ hareketleri ni et kile mekt e ve yaprağı n bir açılı p bir kapan ması neti cesinde e mme hattı nda bası nç dal gal anmal arı ve dal galı akıĢl arı n ol uĢ ması na neden ol makt adır. Emme valf yaprağı nı n hareketleri ni n anl aĢılması deneysel sonuçl ardaki e mme hattı ndaki soğut kan gaz hareketleri ni n daha i yi anlaĢıl ması na yardı mcı ol acaktır.

ġekil 2. 4: Ko mpr esör ana gövdesi ele manl arı patlatıl mıĢ res mi

ġekil 2. 4’ de ko mpr esör ana gövde el e manl arı göst eril mekt edir. Pl asti k e mme sust urucusu sili ndir kafası i çi nde mevcut ol an e mme manifol du i çi ne yerl eĢtiril miĢtir. Böyl ece i çeri giren soğut ucu akıĢkan daha az ı sı nmakt adır. Sı caklı k artıĢı, soğut kan buharı nın yoğunl uğunu azalttı ğı i çi n belirli bir strok hac mi i çi n soğut ma sist e mi ne verilen kütl esel debi mi kt arı nı n ve dol ayısı yl a s oğut ma kapasitesi ni n azal ması na neden ol makt adır.

2. 2 Ko mpresör Ġçi Isı Transferi ve Emme Gazı nı n Isı nması

Emme gazı nı n ı sı nması ko mpr esör haci msel veri mlili ği düĢüĢünde öneml i bir r ol oyna makt adır. Emme gazı nı n ı sı nması soğutkan özgül hac mi ni n art ması na dol ayısı yl a sabit sili ndir hac mi ne e mil en soğut kan mi kt arı nı n, debisi ni n azal ması na neden ol makt adır. Sı caklı k deği Ģi kli ği ne karĢılık gel en yoğunl uk deği Ģi mi direkt ol arak soğut ma kapasitesi ni et kile mesi nden dol ayı ko mpr esör performa nsı ve veri mlili ği düĢ mekt edir. Emme gazı nı n ı sı nması ko mpr esör i çi ısı transferi ve ı sıl opti mizasyon il e il gili dir. Açı k literat ürde e mme gazı na ol an ı sı transferleri yl e ve ko mpr esör i çi ısı transferi yl e il gili ol arak he m deneysel he m analiti k çalıĢ mal ar bul un makt adır.

Xi n ve Hat zi kazakis [2] ko mpr esör perfor mansı nı et kileyen ko mpr esör i çi ı sı transferi ni n de bul unduğu para metrel eri n i ncel enmesi a macı yl a bi r çalıĢ ma yap mıĢl ardır. Yapıl an çalıĢ mada ko mpr esör i çerisi nde gerçekl eĢen ı sı transferi dört ti pe ayrıl mıĢtır. Biri ncisi e mme gazı nı n e mme hattı boyunca muhafaza i çindeki gaz yağ karıĢı mından dol ayı ısı nması, i ki ncisi sust urucu i çi ndeki egzos gazı nı n muhafaza içi ndeki gaz yağ karıĢımı ndan dol ayı soğu masıdır. Üçüncü ı sı transferini n sili ndir kafası ve valf t abl ası ndan dol ayı e mme gazı ile egzos gazı arası nda gerçekl eĢti ği belirtil miĢtir. Dör düncü ve son ı sı transferi ise egzos gazı ndan sili ndir ve pi st on duvarl arı na ol an ı sı geçiĢi dir. Sı kıĢtır ma sırası nda egzos gazı sili ndir duvarı nı ve pi st on ön yüzeyi ni ısıt makt adır. Emme sırası nda ise pi st on ön yüzeyi e mme gazı il e karĢılaĢ makt a ve soğu makt adır. Soğuk ol an pi ston yüzeyi bir strok boyunca sı cak ol an sili ndir duvarı nı soğut sa da, çalıĢ ma frekansı yüksek ol duğu i çi n bu aradaki ı sı transferi ni n küçük ol acağı belirtil miĢ ve i hmal edil miĢtir. Ġl k i ki ti p ı sı t ransferi, sürekli reji mde bor u i çindeki t ürbül anslı akıĢ for mül asyonu il e hesapl an makt adır. Dar beli akıĢt an dol ayı sili ndir kafası ndaki ı sı transferi ise za man bağlı akı Ģ ol arak i ncel enmekt e ol up; bu ısı transferi ni n hesabı içi n deneysel bir for mül asyon yokt ur. Bu çalıĢ mada e mme gazı nı n sı caklı ğı nı n 10° C art ması dur umunda ARI Ģartl arı nda R22 gazı i çi n kapasiteyi % 4. 26, veri mlili ği ise % 4. 32 düĢür mekt edir. R410a i çi n kapasiteyi % 5. 34 veri mlili ği de % 5. 62 düĢür mektedir. Emme gazı nı n ı sı nması gazı n hac mi ni arttır makt a; ama süpür me hac mi ni deği Ģtir medi ği nden kütl esel debi azal makt adır.

Ki m ve di ğerleri [ 3] t arafı ndan yapıl an bir çalıĢ mada, her meti k pi st onl u ko mpr esörl erde sı caklı k dağılı m il e il gili ol arak yapıl an analiti k çalıĢma il e il gili bil gi veril mekt edir. Buzdol abı çalıĢ ma karakt eristi kl eri ni n de göz önünde alı ndı ğı çalıĢ mada, soğut ma et kenli k katsayısı, soğut ma kapasitesi ve haci msel ve izentropi k veri m t anı mları yapıl mıĢtır.

Bu çalıĢ mada soğut kan gaz il e çevresi arası nda ol uĢan ı sı transferi ġekil 2. 5’ de göst eril miĢtir. Yapıl an çalıĢ maya göre soğut kanın ko mpr esör i çerisi ndeki akı Ģı üç pr osest en ol uĢ makt adır. Emme bor usundan e mme pl enu muna kadar ol an e mme hattı boyunca gerçekl eĢen emme pr osesi, sili ndir i çi ndeki sı kıĢtır ma pr osesi ve egzos pl enu mundan egzos çı kıĢı na kadar ol an egzos prosesi. ġekil 2. 5’den de gör ül düğü gi bi e mme pr osesi sırası nda çevreden gaza doğru ı sı geçiĢi ol makt adır ve egzos

pr osesi sırası nda i se egzos hattı ndaki yüksek sı caklı ğa sahi p gazdan çevreye ı sı geçi Ģi me ydana gel mekt edir.

ġekil 2. 5: Soğut kan ile çevresi arası ndaki ısı transferi

Yapıl an çalıĢ mada ko mpr esör ün buzdol abı üzeri ndeki çalıĢ ma Ģartl arı nı n i ncel enebil mesi i çi n R134a soğut kanlı bir ko mpresör buzdol abı na yerl eĢtiril miĢ ve buzdol abı ort a m sı caklı ğı nı n ve ne mi ni n kontrol edilebil di ği bir t est odası na yerl eĢtiril miĢtir. Buzdol abı nı n on- off çalıĢ ması nı önl e mek ve sürekli rejimde öl çü m yapabil mek a macı yl a buzdol abı nı n dondur ucu böl mesi ne 500 W kapasitesi nde bir ısıtıcı yerl eĢtiril miĢtir. Si st e mde dol aĢan soğut ucu akı Ģkan debi si ni n belirlenebil mesi içi n ko mpr esör çı kıĢ hattı na debi metre yerl eĢtiril miĢ ve buharl aĢ ma ve yoğuĢ ma bası nçl arı nı n belirlenmesi i çi nde e mme ve egzos hatları na bası nç transdüserleri ekl enmiĢtir. Ko mpr esör muhafazası deneysel gereçl eri n kol ay bi r Ģekil de yerl eĢtirilebil mesi i çi n i ki ye ayrıl mıĢ ve bağl antı fl anĢlı ol arak yapıl mıĢtır. Tabl o 2. 1’de ko mpresör üzeri ndeki sıcaklı k öl çüm noktal arı göst eril miĢtir.

Tabl o 2. 1. Sı caklı k öl çü m nokt al arı

1 Emme hattı 7 Egzos sust ur ucusu 2 Sust urucu giriĢi 8 Egzos hattı

3 Sust ur ucu 9 St at or 4 Emme pl enu mu 10 Rot or

5 Sili ndir 11 Kr ank mili

Ko mpr esör i çi ndeki soğut kan il e çevre arası nda emme, sı kıĢtır ma ve egzos pr osesl eri sırası nda ı sı transferi meydana gel mekt edir. Her bir parçanı n sı caklı k değeri ve ı sı transfer oranı ġekil 2. 6’da göst eril miĢtir. ġekil 2. 6’da sunul an ısı transfer oranı :

transferi ısı Toplam transferi ısı Yerel β (2. 1)

ol arak tanı mlan makt adır.

ġekil 2. 6: El e man nu marasına göre sıcaklı k ve ısı transfer oranl arı nı n belirlenmesi

Emme pr osesi sırası nda soğut kan sı caklı ğı çevre sı caklı ğı ndan düĢük ol duğu i çi n ı sı akıĢı çevreden soğut kana doğr u ol makt adır. ġekil 2. 6’da gör ül düğü gi bi e mme pl enu munda ( 4) ı sı transfer oranı % 30’ dur. Bu ko mpr esör e mme pr osesi sırası nda ol uĢan en yüksek ı sı transferi oranı dır. Egzos pl enu mu ( 6) ve egzos sust urucusunda ise bu oran sırası yl a % 40 ve % 70 ol makt adır.

Ko mpr esör i çerisi ndeki sı caklı k dağılı mını n i ncelenmesi il e il gili bir baĢka çalıĢ ma Si m ve di ğerl eri t arafından sunul muĢt ur [ 4]. Isı transferi yüzey al anı, e mme sust urucusu giriĢi ndeki karıĢı m para metresi, e mme ve egzos pl enu mu mal ze mesi ni n ısı ileti m kat sayısı gi bi para metrel eri n et kisi bu çalıĢ mada i ncel enmiĢtir. Bili ndi ği üzere, pist onl u ko mpr esörlerde e mme gazı na ol an ı sı transferi kompr esör ün veri mlili ği ni azalt makt adır. Bu konuda bir kaç çalıĢ ma yapıl mıĢ ol sa da yapıl an bu çalıĢ mal arda karıĢı m para metresi ( mi xing para met er) göz önünde bul undur ul ma mı Ģtır. Emme sust urucusu giriĢi nde buharl aĢtırıcı dan gel en taze gazı n muhafaza i çi ndeki yüksek sı caklı kt aki gazl a ı sıtıl ması ndan kaynakl anan bi r veri m kaybı ol makt adır.

Yapıl an çalıĢ mada uygul anan f or mül asyonda, kompr esör ün, her birisi kendi i çi nde ho moj en özeli kl ere sahi p farklı el e manl ara böl ündüğü düĢünül müĢtür. Kütl e kor unu mu ve t er modi nami ği n biri nci kanunu ı sı transferi mekani z mal arı na ek ol arak her bir el e man i çi n uygul an mıĢtır. Ko mpr esör 16 t anesi soğut kan yol u üzerinde ve 16 tanesi de katı parçal ar üzeri nde ol mak üzere 32 parçaya ayrıl mıĢtır. Buna ek ol arak yağl a ma yağı içi n de 3 nokt a bırakıl mıĢtır.

Buharl aĢtırıcı dan gel en gazı n muhafaza i çine boĢaltıl dı ğı i ndirekt e mme uygul a mal arı nı n, ses dal gal arı nı n sönü ml en mesi, soğut kanl a gel en yağı n ayrıĢtırıl ması ve kart ere döndür ül mesi gi bi avant ajları ndan dol ayı uzun yıllar dan beri uygul anmakt a ol duğu belirtil miĢtir. Emme sust urucusuna direkt emi l en gazı belirle mek i çi n  ol arak göst eril en bir oran belirl en mi Ģtir:

. . m mdir   (2. 2)

Bur ada paydaki t eri m sust urucu i çi ne giren direkt gaz mi kt arı nı, paydadaki t eri m i se t opl a m gaz debi si ni göster mekt edir. KarıĢı m paramet resi ko mpr esör di zaynı i çi n çok öne mli bir para metredir çünkü e mme sust urucusu giriĢ gazı sı caklı ğı na bir hayli et kisi var dır.  = 0 bi ze s ust ur ucuya giren gazı n t a ma mı nı n muhaf aza i çi nden gel di ği ni,  = 1 i se s ustur ucuya gi ren gazı n t a ma mı nı n e mme bor usundan gel di ği ni söyl e mekt edir. ġekil 2.7’ deki sonuçl ara göre ’ ni n art ması yl a e mme gazı nı n sı caklı ğı düĢ mekt e ve haci msel veri mlili k art makt adır.

 KarıĢı m oranı artarsa e mme hattı sıcaklı kları nda bir düĢüĢ meydana gel mektedir.  =0. 5 il e =1. 0 i çi n sust urucu giriĢ sı caklı kl arı arası ndaki far k ~20° C

ol makt adır. Bu sı caklık farkı e mme pl enumuna geli ndi ği nde ~10° C’ a düĢ mekt edir.

Egzos pl enu mu mal ze mesi ni n ko mpr esör sı caklıkl arı üzeri ndeki et kisi ġekil 2. 8’ de sunul muĢt ur. Isıl ilet kenli ği n art ması yl a haci msel veri m azal makt adır.

ġekil 2. 7: El e man sıcaklı kları nı n karıĢı m para metresi ile değiĢi mi

ġekil 2. 8: El e man sıcaklı kları nı n egzos pl enu mu mal ze mesi ni n ısıl ilet kenli ği ile deği Ģi mi

Yapıl an çalıĢ ma i çerisi nde e mme sust urucusu, emme pl enu mu ve e mme sust ur ucusu ile e mme pl enu mu arası nda kal an kı s mı n hepsi ne birden e mme siste mi adı veril miĢtir. Bu sist e mi n yalıtıl ması ile el de edil en el e man sı caklı kl arı ġekil 2. 9’ da veril mekt edir. Ġzol asyon yol u il e ı sı transfer katsayı sı nı n yarı ya i ndiril mesiyl e e mme odası gaz sı caklı ğı nı n 7. 8º C düĢt üğü ve haci msel veri min % 3. 1 oranında arttı ğı belirlenmiĢtir. Yapıl an çalıĢ ma dahili nde Ģu sonuçlara ul aĢıl mıĢtır:

 KarıĢı m oranı değeri artarsa e mme sı caklı ğı azal makt a ve haci msel veri m art makt adır.

 Egzoz pl enu munun ı sı il eti m katsayısı düĢerse e mme odası gaz sıcaklı ğı düĢ mekt e ve haci msel veri m art makt adır.

 Emme si ste mini n t üm ı sı transfer katsayısı yarısı kadar düĢerse (i zol asyonl a) haci msel veri m %3. 1 oranı nda art makt adır.

ġekil 2. 9: Emme siste mi nin yalıtıl ması nı n ko mpr esör sı caklı kl arı na et kisi

Ko mpr esör i çerisi ndeki sı caklı k dağılı mı il e il gili bir baĢka çalıĢ ma Cavalli ni ve Dor etti t arafı ndan sunul muĢt ur [ 5]. Yapıl an çalıĢ mada ko mpr esör 6 parçaya ayrıl mıĢtır: Muhafaza, ko mpr esör gövdesi, e mme sust urucusu, e mme pl enu mu ve egzoz hattı. Ko mpr esör içerisi ndeki sı caklı k dağılı mını ve ı sı transferi mi kt arları nı belirleyebil mek i çi n biri nci kanun her bir ko mpr esör parçası na uygul anmıĢ ve R134a ve R600a içi n karĢılaĢtırıl ma yapıl mıĢtır.

Yapıl an çalıĢ mada uygulanan kabull er ko mpr esör i çi ndeki soğut kan akıĢı nı n bir boyutl u ve kararlı akıĢ içi n ol duğudur; böyl eli kle her bir parça ve t üm sist e m i çi n sürekli reji m kor unu m denkl e mleri ile sı caklı k değerl eri, ısı ve i Ģ akı Ģ mi kt arları nı belirl e mek mü mkün ol ma kt adır. Si st e mdeki t ersi n mezli kl er i se el ektrik enerjisi dönüĢü m kayı pl arı, sürt ün me kayı pl arı ve i ç ı sı transferi ol arak el e alı nmıĢtır. Emme sust urucusu muhafaza i çi ndeki sirkül asyon gazı ndan t aĢı nı m yol uyl a Q_mc ı sı sı nı ve ko mpr esör gövdesi nden radyasyon yol u il e Q_mr ı sı sı nı al makt a ve al dı ğı enerji yi soğut ucu akıĢkana akt arma kt adır:





r h h Q Q

Emme sust urucusuna giren t aze gaz oranı bu çalıĢ mada x ol arak adl andırıl mıĢ ve değeri deneysel çalıĢ mal arla el de edil miĢtir. Isı taĢı nı m kat sayısı i çi n i se Pet ukhov denkl e mi nden yararlanılmı Ģtır. Emme pl enu munda i se soğut kan t aĢı nı m ile ol an ı sı transferi yol uyl a sili ndir kafası ndan ısı kazan makt adır:





Q_sc  _r  (2. 4)

Emme pl enu mu ı sı transfer katsayısı Ditt us- Boelter denkl e mi il e bulun muĢt ur. Sı kıĢtır ma pr osesi sırasında sili ndir i çi ndeki gaz il e sili ndir duvarl arı arası nda ı sı transferi meydana gel mekt edir. Bu nedenl e bu pr osesi n adyabati k ol arak kabul edile meyeceği belirtil miĢtir. Yapıl an çalıĢ ma i çerisi nde politropi k pr oses kabul ü yapıl mıĢtır. Egzos pl enu mu ve egzos hattı da e mme sust urucusu ve pl enu muna benzer ol arak modellen miĢtir. Egzos pl enumundaki gazı n gövdeyi, egzos bor usundaki gazı n i se muhafaza i çi ndeki soğut kanı ı sıttı ğı kabul edil miĢtir. Ko mpr esör muhafazası, muhafaza i çi nde kal an gazdanQ_sg, yağl a ma yağı ndan Q_os

ve ko mpr esör gövdesi nden radyasyon yol u il e Qsr, ısıları nı al makt adır. Ayrı ca

çevreye t aĢı nı m ve radyasyon yol u il e Q_ac ve Q_ar ı sıları nı at makt adır. Atıl an ısı el ektri k gücü ile ent al pi artıĢı arası ndaki fark kadar ol makt adır:





Muhafaza i çi ndeki sirkülasyon gazı ko mpr esör gövdesi nden Qgc, egzos hat tı ndan dl

Q ı sıl arı nı al makt adır. Emme gazı t arafı nda muhafazaya ol an ı sı transferi Q_sc ve e mme sust urucusuna ol an ı sı transferi il e soğut ul makt adır. Alt i ndis ol an ( g) sirkül asyon gazı anl a mı nda kullanıl makt adır:









Q Q Q

Q_gc _dl  _mc  _sc   _{r g}  (2. 6)

Ko mpr esör gövdesi (silindir, sili ndir kafası, el ektri k mot or u) sı kıĢtır ma süresi nce sili ndir i çi ndeki gazdan gel en Qcil, egzos pl enu mundan gel en Qdc, el ekt ri k

kayı pl arı ndan ol uĢan ((1-e) Wi n) ve sürt ün me kayı pl arı ndan ol uĢan ((1-m)e Wi n)

ile e mme pl enu mu i çi ndeki gaza Q_sc, sirkül asyon gazı na Qgc, yağl a ma yağı na Qoc

ısıları nı at makt adır:









cil Q W W Q Q Q Q Q

Q    1  1            (2. 7) Ko mpr esör de gaz debi si mr= vVw/ v3 il e hesapl an makt adır. Bur ada V s üpür me

hac mi, w el ektri k mot or hı zı , v3 sili ndir giriĢi ndeki gazı n özgül hac mi ve v i se

vol ümetri k veri mdir. Kompr esör ün modell enmesi nde kull anılan denkl e mler iteratif ol arak çözül müĢt ür. Sı nır Ģartları (çevr e sı caklı ğı, e mme gazı nı n giriĢ sıcaklı k ve bası nç değerl eri, egzos bası ncı, mot or hı zı, el ektrik ve mekani k veri mler, vol ümetri k veri m, politropi k üs ve t aze gaz oranı x) değerleri pr ogra mı n girdileri ni t eĢkil et mekt edir. Yapıl an deneysel çalıĢ mada R600a içi n 8 c m3_{, R134a i çi nse 6 c m}3

süpür me hac mi nde ko mpr esörl er kull anıl mıĢ ve ASHRAE Ģartları nda bu ko mpr esörl er t est edil miĢtir. Sı caklı k öl çüml eri içi n bakır-konst ant an t ermokupll ar kull anıl mıĢtır. Si mül asyon il e deneysel çalıĢ mal ar üç far klı buharl aĢ ma sı caklı ğı nda (-35, - 23. 3 ve –10° C) t estler yapıl mıĢ ol up genel ol arak deneysel sonuçl arla hesapl ar arası nda i yi bir uyu m gözl enmekt edir. Yal nı z R134a i çi n –35 C buharl aĢ ma sı caklı ğı nda uyu m köt ü gözük mekt edir.

Cavalli ni ve di ğerleri t arafı ndan yapıl an baĢka bi r çalıĢ mada i se, bir önceki kı sı mda sunul an ve ko mpr esör ün sürekli reji mde çalıĢtı ğı kabul edil erek ol uĢt urul an modeli n geçi ci-reji m versi yonu ile yapıl an çalıĢ mal ar sunul muĢt ur [ 6]. GeliĢtirilen bu model de ko mpr esör ün geo metrisi, soğut kan buharı nı n ko mpr esör giriĢ sıcaklı ğı ve bası ncı, el ektri k mot oru veri mi ve mekanik veri m değerl eri girdi ol arak kull anıl makt a; soğut kan çı kıĢ sı caklı ğı, ko mpr esörü ol uĢt uran parçal arın ort al a ma sı caklı kl arı ve ko mpr esör çevri mini n her anı nda gerçekl eĢen i Ģ ve ı sı transferleri çı ktı ol arak el de edil ebil mekt edir. Si mül asyon pr ogra mı ile el de edil en sonuçl ar R134a ve R600a soğut kanlı i ki kompr esör ün deneysel verileri ile karĢılaĢtırıl mıĢtır.

Tek boyutl u sürekli reji m modeli ni n geliĢtiril mesi a macı yl a politropi k üs değerl eri ni n kull anıl ması yeri ne sili ndir i çerisi ndeki soğut kanı n sı caklı ğı nı za mana bağlı ol arak el de edebil mek a macı yla t er modi na mi ği n birinci kanunundan yararlanıl mıĢtır. Sili ndir i çi ndeki ı sı transferi ni n hesapl anması nda i se modifi ye edil miĢ Annand eĢitli ği kullanıl mıĢtır:

     



 



 

 

 

_{ }

Bu eĢitli kl erde  ı sı t aĢı nı m kat sayı sı nı, A ı sı t ransferi yüzey al anı nı, D sili ndir çapı nı, u ort al a ma pi st on hı zı nı, ,  ve  i se sırası yl a soğut kanı n ı sıl ilet kenli ği, yoğunl uğu ve vi skozitesi ni göst er mekt edir. Silindir-pist on arası ndaki kaçak i çi n literat ürden alı nan

 

 

 



 



m_l   3 /8 (2. 10)

denkl e mi kull anıl mıĢtır. Bu eĢitli kt e h pi st on ve sili ndir arası ndaki radyal açı klı ğı, L pi st on uzunl uğunu ve P sili ndir- muhaf aza arası ndaki bası nç far kı nı göst erme kt edir. Si mül asyon çalıĢ ması sonucunda el de edil en sili ndir bası ncı nı n krank açı sı il e deği Ģi mi ġekil 2. 10’ da sunul muĢt ur. Çevri m sırası nda sili ndir i çi ndeki soğut kanı n sı caklı ğı nı n deği Ģi mi i se ġekil 2. 11’ de veril mektedir. Sı kıĢtır ma boyunca sı caklı k yüksel mekt e, egzos saf hası nda çevreye ol an ı sı kaybı nedeni yl e sı caklı k azal maya baĢl a makt a ve bu düĢüĢ geni Ģl e me saf hası nda da deva m et mekt edir. Kompr esör ün e mme fazı nda ise sili ndire yeni gaz giriĢi nedeni yle sıcaklı ğı n arttı ğı görülme kt edir.

ġekil 2. 11: Sili ndirde bul unan soğut kanı n sıcaklı ğı nı n krank açısı ile değiĢi mi

ġekil 2. 12 ve 2. 13’ de i se çevri m boyunca anlı k olarak gerçekl eĢen ı sı transferi ve i Ģ et kileĢi mi sunul makt adır. Sı kıĢtır ma süresi nce gazdan sili ndir duvarl arı na ol an ı sı transferi, ısı transfer katsayısı nı n ve sı caklık far kı nı n yüksel mesi nedeni yl e, art makt adır. Geni Ģl e me baĢl adı ğı ndan e mme gazı na çevresi nden ı sı transferi gerçekl eĢti ği içi n ısı transferi pozitif yönde ol maktadır.

Yapıl an çalıĢ ma sonucunda i ki farklı ko mpr esör üzeri nde modeli n vali de edil di ği ve ol dukça i yi bir uyu m sağl andı ğı belirtil mektedir. Bu bağl a mda simül asyon pr ogra mı nı n ko mpr esör perfor mansı nı arttır maya yöneli k çalıĢ mal ar da kull anılabileceği vur gul an mıĢtır.

ġekil 2. 13: R134a içi n sı kıĢtır ma iĢi ni n çevri m boyunca değiĢi mi

Ko mpr esör i çerisi ndeki ısı transferi analizi il e ilgili bir baĢka çalıĢ ma Todescat ve di ğerleri t arafı ndan sunul muĢt ur [ 7]. Sili ndir içerisi ndeki pr oses, t er modi na mi ği n biri nci kanunu il e za mana bağlı ol arak modell enirken, e mme pl enu mu, silindir ci darı, egzos pl enu mu, muhafaza ve muhafaza i çi ndeki gaz sı caklı kl arı nı n hesapl anabil mesi içi n sürekli reji m enerji dengel eri nden yararlanıl mıĢtır. Sili ndir i çerisi ndeki ı sı transferi ni n hesapl anması nda literat ürde bul unan korel asyonl ardan yararlanıl mıĢ ol up, di ğer ısı transferi katsayıları deneysel verilerden el de edil miĢtir.

Ko mpr esör i çi ndeki ı sı transferi değerl eri ni n hesapl anabil mesi i çi n ġekil 2. 14’ de sunul an kontrol haci mleri belirlenmiĢtir.

Sili ndir i çerisi ndeki pr osesi n modell enmesi i çin t er modi na mi ği n biri nci kanunu kull anılırsa:









eĢitli ği yazılabilir. Bu eĢitli kt eki anlı k ı sı transferi t eri mi efektif ısı t aĢı nım kat sayı sı yar dı mı yl a





h

Ģekli nde hesapl anmakt adır. Bu eĢitli kt e Ac anlı k ı sı transferi yüzey al anı nı, Tc efektif

yüzey sı caklı ğı nı göst erme kt edir. hc i çi n i se üç f ar klı kor el asyon kullanıl mıĢtır:

Adair, Annand ve modifiye edil miĢ Annand.

ġekil 2. 14: Ko mpr esör içerisi nde enerji dengel eri ni n yazıl ması içi n belirlenen kontrol

haci mleri

Emme sust urucusu ve plenu munu i çi ne al an kontrol hac mi i çi n bir enerji dengesi yazıl acak ol ursa:

c bs sc v s sc s s mh mh m h m h Q        (2. 13)

eĢitli ği el de edil ebilir. Bur ada Qs t eri mi pl enum i çerisi ndeki gaz il e muhaf aza

içerisi ndeki gaz arası ndaki ısı transferi ni, eĢitli ği n sağ t arafı ndaki t eri ml er i se sırası yl a e mme pl enu mundan sili ndire giren akı Ģın, buharl aĢtırıcı dan ko mpresör giriĢ bor usu il e gel en akı Ģı n, muhafaza i çi ndeki karıĢımdan sust urucuya giren akı Ģı n ve geri kaçakl ar nedeni yl e sili ndirden pl enu ma gel en akı Ģı n ent al pisi ni göst er mekt edi r. (19) eĢitli ği ndeki ısı transferi teri mi:

) ( _{le ms}

s

s UA T T

eĢitli ği ile hesapl anmakt adır. Bu eĢitli kt e Tms sı caklı ğı, ko mpr esör giriĢi ndeki gazı n

sı caklı ğı ol an Ts il e emme pl enu mundan çı kan gazı n sı caklı ğı Ts c’nin arit meti k

ort al a ması ol arak t anı mlan makt adır.

Emme hattı ndaki enerji dengesi he m sust urucuyu he m de pl enu mu i çerse de, egzos tarafı i çi n bu ko mponentleri n enerji alıĢveriĢi ayrı ayrı yazıl makt adır. Egzos pl enu mu içi n dc bd dc c d dc m h mh m h Q       (2. 15)

eĢitli ği yazılabilir. Bu eĢitli kt eki ısı transferi teri mi ise

) ( _{de le}

dc

dc UA T T

Q   (2. 16)

denkl e mi yl e hesapl anmakt adır. Benzer Ģekil de egzos sust urucusu i çin aĢağı daki eĢitli kl er yazılabilir: ) ( _{dc d} d mh h Q    (2. 17) ) ( md le d d UA T T Q   (2. 18)

Ko mpr esör ün t ümü düĢünül erek bir enerji dengesi yazılacak ol ursa

e d s e m h h W Q (  ) (2. 19) ) ( b e e e UA T T Q  (2. 20)

denkl e mleri el de edil ecektir. Muhafaza sı caklı ğı nı n muhafaza i çi ndeki gaz sı caklı ğı ile ili ntil endiril mesi dur umunda ise

e ee b e b le l l UA T T UA T T Q Q (  ) (  )  (2. 21)

Bu denkl e mler i st enen sıcaklı kl arı n hesapl anmasında kull anıl makt adır. Özgül ent al pi değeri ni n sı caklı kl a değiĢ mesi nden dol ayı non-li neer ol an bu denkl e m takı mı nı n çözü münde it eratif bir yönt e m i zl enmiĢtir. Topl a m ı sı geçiĢ katsayıları i çi n literat ürde her hangi bir bil gi ol madı ğı ndan dolayı bu değerl er deneysel veril er yar dı mı yl a bul un muĢt ur. Bu bağl a mda ¼ HP gücündeki her meti k bir kompr esör de e mme hattı, egzos pl enu mu, egzos sust urucusu ve muhafaza i çi n ort ala ma UA değerl eri sırası yl a 0. 76, 0. 57, 2. 3 ve 4. 5 W/K ol arak el de edil miĢtir.

Yapıl an si mül asyon çalıĢ mal arı il e el de edil en f arklı ısı transferi oranl arı nı n ko mpr esör muhafazası sıcaklı ğı ile deği Ģi mi ġekil 2. 15’ de sunul muĢt ur. ġekil den de gör ül eceği üzere siste m enerji dengesi i çi ndeki en az et ki sili ndir ısı transferi ol an

c

Q’den gel mekt edir. Bu nedenl e Q_c değeri ni n ko mpr esör perf or mansı üzeri nde en az et kili ol an ı sı transferi ol duğu sonucuna varıl mıĢtır [ 7]. Muhafaza ile ort a m arası ndaki ı sı transferi ni göst eren Q_e’ni n i se et kisi nin öne mli ol duğu gör ül mekt edir.

Muhafaza sı caklı ğı nı n di ğer sı caklı kl ara et kisi i se ġekil 2. 16’ da görül mekt edir. Tah mi n edil di ği gi bi ( Tb) muhafaza sı caklı ğı nı n art ması yl a t üm sıcaklı kl ar

art makt adır. Emme hattındaki Ts c sı caklı k artıĢı soğut ma kapasit esi ve veri mlili kt e

kayı pl ara neden ol makt adır. Muhafaza sı caklı ğı nın 55’ den 75 º C’ ye çı kması hali nde e mme pl enu mu sili ndir giriĢi arası sıcaklı k ( Ts c) 10 º C art makt adır.

ġekil 2. 16: Ko mpr esör içi sıcaklı k değerl eri ni n muhafaza sıcaklı ğı ile değiĢi mi

Me yer [ 8] sust urucu giriĢi etrafı nda bir ört ü kull anarak e mme gazı nı n muhafaza i çi ne dağıl ması nı engell e meye çalıĢ mıĢtır. Bu çalıĢ mada e mme gazı na ol an ı sı transferi deneysel ol arak belirlenme ye çalıĢıl mıĢtır. Bu çalıĢ mada muhafaza i çindeki gaz sirkül asyonu, e mme sust urucusu ve e mme pl enu munda e mme gazı na ol an ı sı transferi soğut kan sı caklı kl arı nı n t er mokupll ar ile öl çül müĢt ür. Öl çü ml er s ust ur ucu giriĢi ko mpr esör giriĢ borusu or yant asyonu ve sust urucu etrafı nda gaz sirkül asyonu engell eyen yapı nı n kull anıl ması dur uml arı i çi n ayrı ayrı öl çüml er alı nmıĢtır. Ayrı ca e mme gazı sı caklı ğı nı n ko mpr esör giriĢ gücü üzeri ne et kileri ni n belirlenebil mesi i çi n ko mpr esör giriĢ gücü değeri de öl çül müĢt ür. Sonuç ol arak e mme gazına ol an ı sı transferi azaltıl mıĢ ve sust urucu giriĢi il e ko mpr esör giriĢi arası ndaki bölgede ( 13-17)F sıcaklı k düĢüĢü gözl enmiĢtir.

Seuf uji ve di ğerleri [ 11] yaptı kl arı bir deneysel çalıĢ mada e mme gazı sıcaklı ğı nı n düĢür ül mesi il e ko mpr esör perfor mansı nı n ve haci msel veri mlili ği ni n öneml i öl çüde artacağı nı belirt miĢl erdir. Ko mpr esör haci msel veri mlili ği ni artır mak i çi n he m egzos hattı nı n yalıtıl ması il e emme gazı nı n sı caklı ğı nın azaltıl ması nı he m de sili ndirdeki öl ü hac mi n azaltıl masına yöneli k ol arak çalıĢ mıĢl ardır. ÇalıĢ mal ar neti cesi nde t opl a m haci msel veriml ili ği % 64. 9 seviyel eri nden % 74. 5 sevi yel eri ne arttır mıĢl ardır. Bu çalıĢma neti cesi nde e mme gazı nda %7. 4 oranı nda bir soğu ma me ydana gel miĢtir. Bu sı caklı k düĢüĢü egzos hattı nı yalıtıl ması ve s ust ur ucu giriĢi nde sirkül asyonun azaltıl ması ile sağl anmıĢtır.

Jacobs [ 12] ko mpr esör muhafazası i çi nde küçük bir ısı deği Ģtirgeci kull anarak e mme gazı nı n kı zgı nlı k derecesi ni n soğut ul ması nı araĢtır mıĢtır. Yaptı ğı çalıĢ mada ı sı

deği Ģtirgeci kull anarak e mme gazı sı caklı ğı nı 42F düĢür meyi sağl amı Ģtır. Bu sı caklı k düĢüĢü il e ko mpresör perfor mansı nda %7. 5’li k bir artıĢ meydana getir miĢtir. Bu çalıĢ mada her 1F sıcaklı k düĢüĢü i çi n %0. 18 perfor mans artıĢı sağl anmıĢtır. Ko mpr esörl er i çi nde ı sı deği Ģtirgeçl eri n kullanıl ması deneysel a maçl ar i çi n mü mkündür a ma ticari ko mpr esörl er içi n pek uygun gözük me mekt edir.

Ka wai ve di ğerleri [ 13] ko mpr esör dönüĢ bor usu il e sust urucu giriĢi arasında direkt bağl antı sağl ayarak muhafaza i çi ndeki gaz sirkülasyonunu azaltarak e mme gazı nı n sı caklı ğı nı düĢür meyi amaçl a mıĢl ardır. Bu yeni direkt e miĢ sist e mi ni n kull anıl ması ile sust urucu e mme pl enu munda gazı n sı caklı ğı nda 14C’li k bi r düĢüĢ gözl e mlen miĢtir. Ayrı ca ko mpr esör dönüĢ bor usundan gel en soğuk soğut kanı n bu e miĢ il e muhafazayı soğut a ma ması nedeni il e stat or yüzeyi nde 2C’li k bir sı caklı k artıĢı öl çül müĢt ür.

Per uzzi [ 14] ko mpr esörlerde direkt e miĢ uygul a ması il e e mme gazı sıcaklı ğı na et kisi ni belirle meye çalıĢ mıĢtır. Bu çalıĢ mada sust urucu giri Ģi ko mpr esör dönüĢ bor usuna esnek bir bor u ile bağl anmıĢtır. Bu çalıĢma da soğut kana karıĢ mıĢ yağ i çi n hi çbir ayıraç kull anıl madı ğı i çi n bir akü mül at ör kull anıl mıĢtır. Bu direkt e mi Ģi n kull anıl ması yl a ko mpr esör giriĢ gücü he men heme n aynı kal mıĢtır ve ko mpr esör kapasitesi nde ise %11 oranı nda bir artıĢ gözl e mlen miĢtir.

2. 3 Mu haf aza Ġçi ndeki Gaz Karı Ģı mını n Ġncel en me si

Her meti k ko mpr esörl erde buharl aĢtırıcı dan gel en t aze gazı n muhafaza i çerisi ndeki yüksek sı caklı kt aki gazla karıĢarak sust urucuya alı nması bili ndi ği üzere ko mpr esör perfor mansı nı azaltan et kenl erden birisi dir. Muhafaza i çerisi nde gaz karıĢımı üzeri ne yapıl an çalıĢ mal ardan birisi Lee ve arkadaĢl arı tarafı ndan sunul muĢt ur [9].

Teori k çalıĢ mal ara göre buzdol abı ko mpr esörl erinde e mme gazı nı n sı caklı ğı nı n 10° C art ması dur umunda ko mpresör de % 3’l ük bir verim düĢüĢü meydana gel mekt edir [ 9]. Teori k ol arak i yi yalıtıl mıĢ, direkt bağl antılı ( e mme bor usu çı kı Ģı ve e mme sust urucusu giriĢi arası nda) sist e mlerle daha veri mli t asarı mlar yapıl abilme kt edir; bununl a beraber direkt bağl antılı si st e ml er de bazı pr obl e ml er de ol uĢ makt adır: Soğut kandan yağı n ayrıĢması, ses gücü düzeyi nin yüksel mesi ve titreĢi m kaynaklı güvenli k pr obl e mleri gi bi. Bu pr obl e mlerden dol ayı günü müzde i ndirekt bağl antılar

daha uygun gözük mekt edir. Bu uygul a mal arda i se e mme gazı sı caklığı mü mkün ol duğunca düĢük t ut ul maya çalıĢıl makt adır. KarıĢı mdaki t aze gaz oranı nı arttır mak içi n buradaki gaz hareketleri ni n i ncel enmesi gerek mekt e ve Lee ve ar kadaĢl arı tarafı ndan yapıl an çalıĢ mada bu a maçl a gerçekl eĢtirilen deneysel araĢtır mal ar sunul makt adır [9].

Ko mpr esör veri mlili ği içi n doğr udan sust urucuya giren e mme gazı mi kt arı çok öne mli dir. DSR (direct sucti on rati o) adı verilen oran:

Kütlesi Gaz Gelen Borusundan Emme Kütlesi Gaz Giren Olarak Direkt İçerisine Susturucu δ (2. 22)

Ģekli nde t anı mlan makt adır. Yapıl an çalıĢ mada DSR değeri ni n belirlenebil mesi i çi n dijital gör ünt ü i Ģl e me ( di gital i mage pr ocessi ng) t ekni ği il e konsantrasyon öl çü mü yapıl mıĢtır. Pi st on hareketi nedeni yl e ol uĢan za mana bağlı akıĢı n i hmal edil mesi ve ort al a ma bir debi de çalıĢıl dı ğı nı n kabul edil mesi ile el de edil en kavra msal model ġekil 2. 17’ de sunul muĢtur. Muhafaza i çi ndeki parti kül konsantrasyonu Cs ol arak

göst erilirse Ģu eĢitli kl er yazılabilir:

s s C α dt dC   (2. 23)









ġekil 2. 18: Test eki pmanı nı n Ģe mati k göst eri mi

De neysel çalıĢ mada kul lanıl an ve muhaf azayı t e msil eden haci m, gör ül ebil en ve taki p edil ebilen parti küllerle dol dur ul makt a ve bi r l azer ıĢı nı il e aydı nl atıl makt adır. Ka mera yar dı mıyl a alı nan gör ünt ül er gör ünt ü i Ģl eme t ekni ği il e analiz edilme kt edir. Ġzl enen parti küller t arafı ndan ka meraya doğr u yansıtılan ı Ģı nı n Ģi ddeti parti kül konsantrasyonu il e doğru orantılı dır. Bununl a beraber dijital bir gör üntüdeki her pi kseli n gri sevi ye çı kıĢı ( gray l evel out put) genel ol arak üzeri ne düĢen ı Ģı k il e orantılı değil dir; aral arındaki iliĢki çalıĢ mada kull anılan ka mera, l ens, ve gör ünt ü iĢleyi ci ye göre deği Ģ mektedir. Bu nedenl e gri sevi ye çı kıĢı il e anlı k ı Ģı k Ģi ddeti ni n arası ndaki kali brasyon eğrisi, deney sırası ndaki Ģartlar i çi n el de edil meli dir. Yapıl an çalıĢ mada da Ģeffaf bir muhafaza kull anılarak kali brasyon yapıl dı ğı belirtil mekt edir [4]. Deneysel çalıĢ ma dahili nde e mme sust urucusu il e muhafaza arası ndaki düzl e m görselleĢtiril meye çalıĢılmı Ģtır. Ar-l aser il e aydı nl atılan düzl e mden elde edil en gör ünt ül er kaydedil miĢ ve daha sonra gör ünt ü i Ģl e me t ekni ği il e anali z edil miĢtir. Deney tesisatı nı n Ģe matik res mi ġekil 2. 18’ de sunul muĢt ur.

Deney prosedür ü ise Ģu Ģekil de açı kl anmıĢtır [9]:

Muhafaza i çi ndeki hacim parti küller il e dol durul dukt an sonra ko mpr esör devreye alı nmakt adır. Ko mpr esör ün devreye alı nması il e il k andaki gör ünt ül er de kaydedil mekt edir. Bu arada ko mpr esör ün çekti ği hava ort a m havası ndan sağl anmakt a ve muhafaza i çi ndeki parti kül seviyesi yet eri nce düĢük bir sevi yeye gel di ği nde deney sonl andırıl makt adır. Ġzl eyi ci parti kül ol arak di yafra mlı bi r hava po mpası ve at omi zör yar dı mı yl a ol uĢt urul an yağ parti külleri kull anıl makt adır. At o mi zör i çi ndeki ı sıtıcı i zl eyi ci parti kül konsantrasyonunu yağ sı caklı ğı nı ayarl ayarak kontrol et mekt edir. Doğr udan e mme oranı ( Direct Sucti on Rati o) e mme

bor usu t asarı mına göre deği Ģ mekt edir. ġekil 2. 20’ de farklı t asarıml ar i çi n konsantrasyonun za manl a değiĢi mi gör ül mekt edir. Yapıl an çalıĢ ma sonucunda dijital gör ünt ü i Ģl e me t ekni ği nin muhafaza i çi nde gaz karıĢı mını n i ncel enmesi a macı yl a kull anıl abil eceği ve e mme bor usu t asarı mı na göre doğr udan e mme or anı nı n öne mli mi kt arda değiĢebileceği bul un muĢt ur.

ġekil 2. 19: Deney tesisatı nın Ģe mati k gör ünüĢü

ġekil 2. 20’ de sust urucu giriĢ perfor mansı muhafaza i çi du man konsantrasyonunun za mana göre değiĢi minden el de edil miĢtir. Yapıl an çalıĢ ma sonucunda dijital gör ünt ü iĢle me t ekni ği ni n muhafaza i çi ndeki gaz karıĢı mını n i ncel enmesi a macı yl a kull anılabileceği ve e mme bor usu t asarı mına göre DSR değeri ni n öneml i mi kt ar da deği Ģebileceği bul un muĢtur.