Bir içecek fabrikasının soğutma sisteminin kütle, enerji ve ekserji analizlerinin gerçekleştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, içecek üreten bir endüstri kuruluşunun bünyesindeki buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi, dört hafta boyunca saatte bir alınan veriler ışığında termodinamik olarak incelenmiştir. Sistemin birincil soğutucu akışkanı amonyak, ikincil soğutucu akışkanı ise monoetilen glikollü sudur. İlk olarak kütle analizi uygulanmış ve temel kütle denkliği kullanılarak, belirlenmiş kontrol hacimleri için soğutucu akışkan debileri saptanmıştır. Tespit edilen soğutucu akışkan debileri kullanılarak ikinci aşama olan enerji analizleri gerçekleştirilmiştir. Kontrol hacimleri için yapılan kabuller doğrultusunda temel enerji denkliği kullanılarak, kontrol hacimlerine giren ve(ya) kontrol hacimlerinden çıkan ısı ve(ya) iş miktarları saptanmıştır. Ayrıca enerji analizi vasıtasıyla çevrimin COP değerleri de belirlenmiştir. Çevrimdeki kontrol hacimleri için belirlenen debi, iş ve ısı değerleri kullanılarak üçüncü ve son aşama olan ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Kontrol hacimleri için dikkate alınan kabuller ışığında temel ekserji denkliği kullanılarak, kontrol hacimlerinde meydana gelen ekserji kayıpları tespit edilmiştir. En yüksek ekserji kayıpları sırasıyla kompresör sistemlerinde (%59.53), evaporatörlerde (%27.86), genleşme valflerinde (%7.11) ve kondenserlerde (%5.5) saptanmıştır. Bunun yanı sıra, ekserji analizi ile kontrol hacimlerine giren ekserji miktarları belirlenmiştir. Böylece, ekserji kaybı ve giren ekserji değerleri kullanılarak kontrol hacimlerinin ekserji verimleri tespit edilmiştir. Bu çalışmada, kontrol hacimleri için tespit edilen ekserji kayıplarının, ekserji verimlerinin ve COP değerlerinin, soğutucu akışkan debisi, evaporatör sıcaklığı ve zamana göre değişimleri de incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, grafikler halinde verilmiştir. Sistemin düşük kapasitede çalıştırıldığı zamanlarda kayıpların oldukça arttığı, enerji ve ekserji verimlerinin kayda değer şekilde düştüğü belirlenmiştir. İşletmedeki soğutma sistemine aşırı kızdırma, aşırı soğutma ve kondenser sıcaklığının düşürülmesi gibi yöntemler uygulanmamaktadır. Bu uygulamaların bir ideal çevrim üzerindeki etkileri saptanmış ve ekserji kaybının açık ara kompresör sistemlerinde gerçekleştiği dikkate alınarak optimizasyon seçenekleri değerlendirilmiştir.