Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

B. Işık Cantürk YTÜ- Isı Proses YL 23.12.2013 Rejeneratörlü Soğutucular.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "B. Işık Cantürk YTÜ- Isı Proses YL 23.12.2013 Rejeneratörlü Soğutucular."— Sunum transkripti:

1 B. Işık Cantürk YTÜ- Isı Proses YL Rejeneratörlü Soğutucular

2 Solvay Soğutucusu  Solvay’s prototipi yalnızca 178 K sıcaklığına düşmeyi başardı ve sistem 1950’lerin sonunda kriyonojik soğutma olarak kabul edildi.  Sistem kompresör, regeneratör, ve silindir içindeki pistondan oluşmaktadır

3 Solvay Soğutucusu

4  Piston silindirin başlangıç konumundadır. 1-2 prosesinde giriş valfi yüksek basınçlı gazın sisteme girmesi için açılır.  Yüksek basınçlı gaz 2-3 prosesinde rejeneratör üzerinde soğutulur ve enerjisi depolanır. 3 yollu valf ile soğuk gaz silindir içine akarak pistonu hareketlendirir.  3-4 prosesinde giriş valfi kapanır, silindir içindeki gaz, sistemin başlangıç basıncına izentropik genişler.  4-5 prosesinde emiş valfi silindir içerisindeki soğuk gazı zorla aşağı doğru hareket ettir. 3 yollu valf sayesinde soğuk gaz ısı değiştiriciye yönlendirilir burada ısı soğutulacak bölgeden absorbe edilir.  5-1 prosesinde gaz daha önce 2-3 prosesinde depolanan enerji tarafından tekrar oda sıcaklığına ısınır Solvay Soğutucusu

5 Solvay Soğutucusu Sıcaklık-Entropi Diyagramı

6  Bu soğutucu, Solvay soğutucusuna çok benzer. Ancak pistonun bulunduğu silindirin her iki ucu kapalı olduğu için silindir yer değiştirici olarak görev yapar.  Sistemde herhangi iş alışverişi yok, çünkü sistem içerisindeki gaz bir boşluktan diğerine hareket halindedir Gifforf-McMahon (GM) Soğutucusu

7 Gifforf-McMahon (GM) Soğutucusu

8  Piston Solvay soğutucusunda olduğu gibi silindirin başlangıç konumundadır. 1-2 prosesinde giriş valfi yüksek basınçlı gazın sisteme girmesi için açılır.  Proses 2-3’te 3 yollu valf gazı üst boşluktan alt boşluğa doğru hareket ettirir. Çünkü gazın hacmi rejeneratörde soğutulduğundan azalır. Giriş valfi, sistem içerisindeki basıncı korumak için açık konumda bulundurulur.  3-4 prosesinde alt boşluktaki gaz, giriş valfinin kapanmasıyla başlangıç konumuna düşer. 3 yollu valfe yönlendirilir ve emiş valfi açılır.  4-5 prosesinde emiş valfi silindir içerisindeki soğuk gazı zorla aşağı doğru hareket ettir. 3 yollu valf sayesinde soğuk gaz ısı değiştiriciye yönlendirilir burada ısı soğutulacak bölgeden absorbe edilir.  5-1 prosesinde gaz rejeneratör üzerinden geri geldiğinden ısınır Gifforf-McMahon (GM) Soğutucusu

9 Solvay soğutucusunun COP’si G-M soğutucusununkinden daha fazladır. Çünkü Solvay soğutucusunda genleşme prosesi sırasında daha fazla enerji uzaklaştırılır G-M soğutucusunun en büyük avantajı, çoklu sistemlerde He ile çalıştırıldığında kolaylıkla K daha düşük sıcaklıklara ulaşabilmesidir

10 Örnek:  Gifforf-McMahon soğutma sisteminde Helyum gazı kullanılıyor. Çalışma esnasında basınç sınırları 0,101 MPa ve 2,02 MPa. Soğutulacak maksimum sıcaklık 90K ve de kompresörden çıkış sıcaklığı 300K. Rejeneratör ve kompresörün %100 verimle çalıştığı ve genleşme prosesinde genleşmenin izentropik olduğu varsayılırsa a) Soğutma etkisi nedir? b) COP? c) FOM?  He gazı için h2=1579 kJ/kg (2,02 Mpa, 300K)  s2=25,2 kJ/kgK (2,02 Mpa, 300K)  h5=482 kJ/kg (0,101 Mpa, 90K)  Rejeneratör verimi %100 kabul edildiği için rejeneratörden çıkan 3 ve rejeneratöre giren 5 noktalarında sıcaklıklar aynıdır. Buna göre:  He gazı için h3=486 kJ/kg (2,02MPa, 90K)  s3=18,9 kJ/kgK (2,02MPa, 90K)

11

12  b) Sistem içerisindeki entalpi dengesi kompresör olmadan yazılırsa, Rejeneratörden ayrılan gazın sıcaklığı ve entalpisinde artış görülür. 0,101 MPa da h1 entalpisi 1635 kJ/kg’da He’nin sıcaklığı 312K ve s1=31,6 kJ/kgK Kompresör için giriş koşulunu 312 K varsayarsak Sistemin COP’si

13  Helyum gazı dikkate alınan sıcaklık ve basınç aralığında ideal gaz gibi davrandığını varsayarsak, izobarik bir soğutucu sistemi için ideal bir COP i değeri hesaplanabilir.

14 Pulse Tube Soğutucular  Kriyonojenik soğutucuların güvenilirliği uzun yıllar tartışılmıştır. Sistemdeki hareketli parçaların güvenilirliği azaltığı konusunda bir görüş vardır. Stirling soğutucusunda kompresör içerisindeki piston ve yer değiştirici olmak üzere 2 adet hareketli parça bulunmaktadır.  1963lerde Gifford and Longsworth Stirling soğutucusundaki yer değiştirciyi kaldırarak yeni bir soğutma sistemi oluşturmuşlardır.  Bu soğutucuların avantajı birinci adımda 124 K ikinci adımda ise 79K sıcaklığına ulaşabilmesi olmuştur

15 Pulse Tube Soğutucuların Gelişimi

16 Basic Pulse Tube ’lı yılların ortalarında Gifford ve arkadaşları yaptıkları çalışmalarla yarı amprik sonuçlara ulaştı. Genel olarak verimleri Joule-Thomson soğutucularıyla kıyaslanabilir. En düşük 124 K sıcaklık ve basınç oranı 4,25/1 olsa da pratik çalışmalarda 80K’lere ulaşıldı. Hatta son birkaç yıla kadar bu sistem kullanıldı. Basic Pulse Tube

17 TEŞEKKÜRLER


"B. Işık Cantürk YTÜ- Isı Proses YL 23.12.2013 Rejeneratörlü Soğutucular." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları