Search

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalışmada, R134a soğutucu akışkanına alternatif olan R1234yf soğutucu akışkanın bir otomobil klima sisteminde kullanımı teorik ve deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel kısımda, R1234yf ve R134a soğutucu akışkanı ile çalışabilen orijinal otomobil klima sistemi parçalarından oluşan deneysel otomobil klima sistemi laboratuvar ortamında kurularak çeşitli mekanik ve elektriksel ölçüm cihazlarıyla donatılmıştır. Sistemin soğutma çevrimi, evaporatör, kondenser, sıvı tankı, kompresör, genleşme elemanı ve iç ısı değiştiriciden oluşmaktadır. Oluşturulan deneysel otomobil klima sistemi anlık olarak kontrol yapabilen ve veri alabilen sistemler ile donatılmıştır. Deneysel sistemde karşılaştırma deneyleri, kompresör devrine, kondenser ile evaporatör giriş hava akım sıcaklıkları ve hava akım geçiş hızlarına bağlı olarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucu elde edilen verilere enerji ve ekserji analizleri uygulanarak R1234yf ve R134a soğutucu akışkanlı sistemlerin çeşitli performans parametreleri belirlenmiş ve grafikler halinde karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre, kompresör devri ile evaporatör ve kondenser hava akım sıcaklıklarının artması sonucu her iki sistem için de soğutma kapasitesi, kompresör gücü, kondenserden atılan ısı, soğutucu akışkan kompresör çıkış sıcaklığı, soğutucu akışkan debisi ve çevrimde yok edilen toplam ekserji değerleri artar iken soğutma tesir katsayısının (STK) azalmakta olduğu görülmüştür. Evaporatör hava akım hızının artması ile her iki sistem için de soğutma kapasitesi, kompresör gücü, kondenserden atılan ısı, STK, soğutucu akışkan debisi, soğutucu akışkan kompresör çıkış sıcaklığı ve çevrimde yok edilen toplam ekserji değerlerinin artmakta olduğu görülmüştür. Kondenser hava akım hızının artması ile her iki sistem için de soğutma kapasitesi, kondenserden atılan ısı ve STK artmakta iken kompresör gücü, soğutucu akışkan debisi, soğutucu akışkan kompresör çıkış sıcaklığı ve çevrimde yok edilen toplam ekserji değerlerinin azalmakta olduğu görülmüştür. R1234yf soğutucu akışkanlı sistemin R134a soğutucu akışkanlı sisteme göre %1–13 arasında daha az soğutma kapasitesine, %7–12 arasında daha düşük STK ile 4–16 C arası daha düşük kompresör çıkış sıcaklığına sahip iken %8–18 arasında daha fazla soğutucu akışkan debisine sahip olduğu görülmüştür. Her iki sisteme eklenen iç ısı değiştiricisi soğutma kapasitesi, kondenserden atılan ısı, STK, soğutucu akışkan debisi, soğutucu akışkan kompresör çıkış sıcaklığını genel olarak azaltır iken çevrimde yok edilen toplam ekserji değerlerini arttırmakta olduğu görülmüştür. Bu çalışmanın teorik kısmında öncelikli olarak R1234yf ve R134a soğutucu akışkanların soğutma çevriminin çeşitli noktalarındaki termodinamik özellikleri polinom denklemler halinde modellenerek soğutma çevrimi termodinamik simülasyon programı oluşturulmuştur. Daha sonra, deneysel veriler ve soğutma çevrimi elemanlarının özelliklerinden faydalanılarak bu program ilerletilmiştir. Sonuçta, kompresör devri ile evaporatör ve kondenser hava akım sıcaklıkları ile hızlarına bağlı olarak R1234yf ve R134a kullanan sistemlerin performans değerlerini ortaya koyan bir simülasyon programı elde edilmiştir. Simülasyon sonuçları ile deneysel sonuçlar arasında yaklaşık % 2-10 arasında birbirine yakın sonuçlar elde edilmiştir. In this study, the use of R1234yf refrigerant in an automobile air conditioning system, which is an alternative to R134a refrigerant, was investigated both theoretically and experimentally. In the experimental part of the study, an experimental R134a and R1234yf automobile air conditioning system made up from original components has been set up in the laboratory and equipped with various mechanical and electrical instruments. The refrigeration circuit of the system consists of evaporator, condenser, liquid tank, compressor, expansion valve and internal heat exchanger. The experimental automobile air conditioning system has been equipped with systems that can acquire data and control the operation of the system continually. In the experimental system, comparative tests were performed by changing the compressor speed, condenser-evaporator inlet air flow temperatures and speeds of the air streams. By applying energy and exergy analyses to the experimental system, various performance parameters of the systems using R134a and R1234yf have been determined and presented in graphics comparatively. For both systems, the results show that the cooling capacity, compressor power, condenser heat rejection rate, compressor discharge temperature, refrigerant flow rate and the rate of total exergy destruction in the refrigeration circuit increase whereas coefficient of performance (COP) decreases on rising the compressor speed and temperatures of the evaporator-condenser air streams. Furthermore, the cooling capacity, compressor power, condenser heat rejection rate, COP, refrigerant flow rate, compressor discharge temperature and the rate of total exergy destruction in the circuit increase with the speed of the evaporator air stream for both systems. The cooling capacity, condenser heat rejection rate and COP increase with the speed of the condenser air stream while compressor power, refrigerant flow rate, compressor discharge temperature and the rate of total exergy destruction in the circuit decrease with it. It was determined that R1234yf system has a less cooling capacity (in the range of 1-13 %), less COP (in the range of 7-12 %) and less compressor discharge temperature (in the range of 4-16 oC) while it has more refrigerant flow rate (in the range of 8-18 %) than R134a system. When an internal heat exchanger is added, the cooling capacity, condenser heat rejection rate, COP, refrigerant flow rate and compressor discharge temperature decrease while the rate of total exergy destruction in the circuit increases for both refrigerant cases. In the theoretical part of the study, thermodynamic properties of each refrigerant at various points of the refrigeration circuit have been modelled as polynomial equations, and a thermodynamic simulation program of the refrigeration circuit was developed. Then, utilising experimental data and specifications of the refrigeration circuit components, this program was advanced. Consequently, a simulation program yielding the performance of R1234yf and R134a systems as functions of compressor speed as well as speeds and temperatures of the evaporator and condenser air streams has been obtained. The simulation and experimental results in about 2-10% of similar results were obtained.

Nowadays, using of advanced control methods in order to realize the safe and economical applications at many fields like automotive, biomedical, industrial production, remote machine control, storage and following, building and factory automation has became great importance. On these type industrial applications, PID controller is one of the commonly used controller types. In this study an experimental automobile air conditioning system has been equipped with electrical measuring devices and has been constructed in laboratory. Immediate data comes from sensors throughout the realized data collection and control system is processed in computer with modbus protocol and performance analyze of the system can be made. The created interface program can intervene in measurements like engine speed, internal and external unit air temperature and speeds. By this means, it is aimed to being operate an automobile air conditioning system in the most ideal environment., Günümüzde otomotiv, biyomedikal, endüstriyel üretim, uzaktan makine kontrolü, depolama ve takip, bina ve fabrika otomasyonu gibi birçok alanda güvenilir ve az maliyetli uygulamaların gerçekleştirilmesinde gelişmiş kontrol yöntemlerinin kullanılması büyük önem kazanmaktadır. Bu çeşit endüstriyel uygulamalarda en çok kullanılan kontrolör çeşitlerinden birisi de PID kontrolördür. Bu çalışmada, deneysel bir otomobil klima sistemi elektriksel ölçüm cihazlarıyla donatılarak laboratuar ortamında kurulmuştur. Gerçekleştirilen veri toplama ve kontrol sistemi ile sensörlerden gelen anlık veriler modbus protokolü ile bilgisayar ortamında işlenmekte ve sistemin performans analizi yapılabilmektedir. Oluşturulan arayüz programı ile motor devri, iç ve dış ünite hava sıcaklıkları ile hızları gibi ölçümlere müdahale edilebilmektedir. Bu sayede bir otomobil iklimlendirme sisteminin en ideal ortamda çalışması hedeflenmiştir.

Bu çalışmada, R134a soğutucu akışkanı kullanan bir otomobil iklimlendirme sisteminin performansının ANFIS yaklaşımı ile modellenmesi yapılmıştır. Sistemin ANFIS modelinin geliştirilmesi için, eğik plakalı değişken kapasiteli kompresör ile termostatik genleşme valfi kullanan bir deneysel otomobil iklimlendirme sistemi kurulmuş ve çeşitli mekanik ölçüm cihazlarıyla donatılmıştır. Sistem, kompresör devri ile buharlaştırıcı ve yoğuşturucuya giren hava akımlarının kuru termometre sıcaklıkları, izafi nemleri ve ortalama hızları değiştirilerek, sürekli rejim şartları altında çalıştırılmıştır. Deneysel verilerin bir kısmının kullanılmasıyla, sistem için bir ANFIS modeli geliştirilmiştir. Bu model, buharlaştırıcı çıkışındaki hava akımı kuru termometre sıcaklığı, soğutma kapasitesi, soğutma tesir katsayısı ve sistemin soğutma devresinde birim zamanda yok edilen toplam ekserji gibi çeşitli performans parametrelerinin tahmin edilmesinde kullanılmıştır. Model tahminlerinin deneysel sonuçlar ile genellikle iyi bir uyum göstererek, 0.966–0.988 arasında değişen korelasyon katsayıları ve % 0.23–5.28 arasında değişen ortalama izafi hatalar verdiği belirlenmiştir. Ulaşılan sonuçlar, ANFIS yaklaşımının otomotiv iklimlendirme sistemlerinin performansının tahmininde başarılı olarak kullanılabileceğini göstermiştir, This study deals with modelling the performance of an R134a automobile air conditioning (AAC) system by means of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) approach. In order to gather data for developing the ANFIS model, an experimental AAC system employing a variable capacity swash plate compressor and a thermostatic expansion valve was set up and equipped with various instruments for mechanical measurements. The system was operated at steady state conditions while varying the compressor speed, dry bulb temperatures and relative humidity of the air streams entering the evaporator and condenser as well as the mean velocities of these air streams. Then, utilizing some of the experimental data, an ANFIS model for the system was developed. The model was used for predicting various performance parameters of the system including the air dry bulb temperature at the evaporator outlet, cooling capacity, coefficient of performance and the rate of total exergy destruction in the refrigeration circuit of the system. It was determined that the predictions usually agreed well with the experimental results with correlation coefficients in the range of 0.966–0.988 and mean relative errors in the range of 0.23–5.28%. The results reveal that the ANFIS approach can be used successfully for predicting the performance of AAC systems

Bu çalısmada, orijinal parçalardan olusan ve sogutucu akıskan olarak R134akullanan deneysel bir otomobil kliması sistemi laboratuar ortamında kurularak çesitlimekanik ve elektriksel ölçüm cihazlarıyla donatılmıstır. Sistemin sogutma çevrimi,sabit ve degisken kapasiteli yalpalı plakalı kompresörler ile lamine tip evaporatör,paralel akımlı-mikro kanallı kondenser, termostatik genlesme valfi, orifis tüp, sıvıtankı ve akümülatörden olusmaktadır. Sistem, istege baglı olarak sabit ve degiskenkapasiteli kompresörlerden herhangi biri ile çalıstırılabilmektedir. Sistem, herkompresör tipi için termostatik genlesme valfi veya orifis tüp ile çalıstırılabilmekte;böylece aynı evaporatör ve kondenseri kullanan dört farklı sistem olusturulmaktadır.Bu sekilde elde edilen farklı sistemler, kompresör devri, havanın kondensere veevaporatöre giris sıcaklıkları ile kondenser ve evaporatörden geçis hızlarıdegistirilerek test edilmistir. Deneysel verilere enerji ve ekserji analizleriuygulanarak, dört farklı sistemin çesitli performans parametreleri belirlenmis vegrafikler halinde karsılastırmalı olarak sunulmustur. Deneyler sonucunda, artankompresör devriyle birlikte dört farklı sistem için sogutma kapasitesinin genel olarakarttıgı, ancak sistemde yok edilen toplam ekserjinin de arttıgı ve sogutma tesirkatsayısının düstügü görülmüstür. Kondensere giren hava akımı sıcaklıgınınartmasıyla veya hızının düsmesiyle, sistemin sogutma kapasitesi ve sogutma tesirkatsayısı düsmekte, sistemde yok edilen toplam ekserji ise artmaktadır. Evaporatöregiren hava akımının sıcaklıgının veya hızının artmasıyla ise sistemin sogutmakapasitesi ve sogutma tesir katsayısı artmaktadır. Degisken kapasiteli kompresörünkapasite kontrol sistemi, evaporatöre giren hava akımının sıcaklıgının veya hızınınazalması yada kompresör devrinin artması sonucu devreye girmekte ve performansparametrelerini etkilemektedir. Termostatik genlesme elemanı da evaporatörçıkısındaki sogutucu akıskan kızgınlık derecesindeki degisimin egilimine göresogutucu akıskan debisini degistirerek performans parametrelerini etkilemektedir.Anahtar Kelimeler: Sogutma; klimlendirme; Otomobil kliması; R134a; Kompresör;Genlesme elemanı. In this study, an experimental R134a automobile air conditioning systemmade up from original components has been set up in the laboratory and equippedwith various mechanical and electrical instruments. The refrigeration circuit of thesystem consists of fixed and variable capacity swash plate compressors, a laminatedevaporator, a parallel flow micro-channel condenser, a thermostatic expansion valve,an orifice tube, a liquid receiver and an accumulator. The system can be operatedwith either the fixed capacity or variable capacity compressor depending on thechoice. The system can also be operated with either the thermostatic expansion valveor orifice tube for each compressor type. Thus, four different systems employing thesame evaporator and condenser have been obtained. The systems acquired in thisway have been tested by varying compressor speed, temperatures of the air streamsentering the condenser and evaporator, and speeds of the air streams passing throughthe condenser and evaporator. By applying energy and exergy analyses to theexperimental system, various performance parameters of the four different systemshave been determined and presented in graphics comparatively. The results show thatthe cooling capacity of each system usually increases with the compressor speed.However, the exergy destruction in the system also increases and the coefficient ofperformance for each system decreases with the compressor speed. The coolingcapacity and coefficient of performance for each system decrease with increasingtemperature of the air stream entering the condenser or with decreasing speed of thecondenser air stream, which in turn raises the total exergy destruction in the system.On the other hand, the cooling capacity and coefficient of performance for eachsystem increases with increasing temperature of the air stream entering theevaporator or with increasing speed of the evaporator air steam. The capacity controlsystem of the variable capacity compressor intervenes the operation when thetemperature or speed of the air stream entering the evaporator drops or the speed ofthe compressor increases, thus affecting the performance parameters of the system.Also the thermostatic expansion valve varies the flow rate of the refrigerant inresponse to the tendency of change in the superheat of the refrigerant at theevaporator outlet, thereby affecting the performance parameters of the system.Keywords: Refrigeration; Air conditioning; Automobile air conditioner; R134a;compressor; expansion valve. 134

Bu çalışmada, otomobil iklimlendirme sistemlerinde kullanılan R134a soğutucu akışkanına alternatif R1234yf soğutucu akışkanı ile beraber değişken (DKK) ve sabit (SKK) kapasiteli kompresörlerin performansları deneysel olarak incelenmiştir. Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Makine Mühendisliği labaratuvarlarında gerçek otomobil kliması elemanlarından deneysel bir iklimlendirme cihazı kurulmuştur. Soğutma çevrim elemanları olan evaporatör, kondenser, sıvı tankı, SKK ve DKK kompresörleri, genleşme elemanı ve iç ısı değiştiriciye (IHX) ilaveten elektriksel kontrol elemanları bulunmaktadır. Deneysel otomobil iklimlendirme cihazında istenilen deney şartları bilgisayar yardımı ile oluşturulabilmekte ve kontrol edilebilmektedir. Anlık veri değerleri deney süresi boyunca takip edilebilmektedir. Farklı kondenser ve evaporatör giriş hava akım sıcaklıkları ve hızları ile farklı kompresör devirlerini içeren 862 adet deney yapılmıştır. Elde edilen deney verileri enerji ve ekserji denklemleri ile analizleri yapılmış ve sonuçlar grafikler haline getirilerek çalışmada sunulmuştur. DKK ile çalışılan farklı soğutucu akışkan deneyleri sonucunda, düşük hava akım giriş sıcaklıklarında kapasite kontrol sisteminin R1234yf soğutucu akışkanı kullanımında R134a kullanımına göre daha etkin olduğu gözlemlenmiştir. Bunun sonucu olarak; düşük hava akım sıcaklıklarında R1234yf'li sistemin kompresör gücü, kütlesel debisi, toplam yok edilen ekserji değerlerinin R134a'lı sisteme göre daha az olduğu soğutma tesir katsayısının (STK) artan kompresör devrine bağlı olarak çok az yüksek olduğu görülmüştür. Yüksek hava akım sıcaklıklarında R1234yf'li sistemde dolaşan soğutucu akışkan debisi miktarının R134a'lı sisteme göre yaklaşık %55 yüksek olmasına bağlı olarak soğutma kapasitesi, kompresör gücü ve toplam yok edilen ekserji değerlerinin daha fazla ancak STK değeri R134a'lı sisteme göre daha az olduğu gözlemlenmiştir. R1234yf soğutucu akışkanı ile çalışan değişken ve sabit kapasiteli kompresör deneylerinin sonucunda; düşük hava akımı giriş sıcaklıklarında DKK kompresörün kapasite kontrol sisteminin etkisi ile SKK'ye göre yaklaşık %63,6 daha yüksek STK'ye sahip olduğu görülmüştür. DKK kullanılan sistemde R1234yf ve R134a soğutucu akışkanların performansına IHX'in etkisinin gözlemlendiği deneylerde; R134a'lı sistemin yüksek hava akımı giriş sıcaklıkları hariç IHX'in STK değerini genel olarak arttırdığı görülmüştür. Evaporatör hava akımı hızının artması ile DKK'nin kapasite kontrol sistemi etkisini azaltmasına bağlı olarak STK değerinin azalmasına neden olurken SKK sisteminin STK değerinin çok az artmasına neden olmakta olduğu gözlemlenmiştir. In this study, the performance of variable (VCC) and fixed (FCC) capacity compressors together with the R1234yf refrigerant alternative to R134a refrigerant used in automobile air conditioning systems were experimentally investigated. An experimental air conditioning device from real automobile air conditioners was installed in the Mechanical Engineering Laboratories of Sakarya University of Applied Sciences, Faculty of Technology. There are electrical control elements in addition to the refrigeration cycle elements such as evaporator, condenser, liquid tank, FCC and VCC compressors, expansion element and internal heat exchanger (IHX). The experimental conditions desired in the experimental automobile air conditioning device can be conditioned and controlled with the help of a computer. Instant data values can be followed throughout the experiment period. 862 experiments were carried out including different condenser and evaporator inlet air flow temperatures and speeds and different compressor speeds. The obtained experimental data were analyzed with energy and exergy equations and the results were presented in the study by being graphed. As a result of different refrigerant experiments working with VCC compressor, it has been observed that the capacity control system is more effective than R134a in the use of R1234yf refrigerant at low air flow inlet temperatures. As a result of this; It has been observed that the cooling capacity, compressor power, mass flow rate, discharge, total destroyed exergy values of the system with R1234yf at low air flow temperatures are lower than the system with R134a and the cooling of performance (COP) is slightly higher due to the increasing compressor speed. . Due to the fact that the amount of refrigerant flow circulating in the R1234yf system at high air flow temperatures is approximately 55% higher than the system with R34a, the cooling capacity, compressor power and total destroyed exergy values are higher, but the COP are it was observed to be less than the system with R134a. As a result of variable and fixed capacity compressor tests working with R1234yf refrigerant; With the effect of the capacity control system of the VCC compressor at low airflow inlet temperatures, it has been observed that it has approximately 63.6% higher COP than the FCC compressor. In the experiments where the effect of IHX was observed on the performance of R1234yf and R134a refrigerants in the system using VCC compressor; It has been observed that the system with R134a generally increases the COP value of IHX, except for high airflow inlet temperatures. It has been observed that the increase in the evaporator air flow velocity causes the COP value to decrease due to the decrease in the effect of the capacity control system of the VCC compressor, while the COP value of the FCC system slightly increases.