Isı Pompaları ve Uygulamaları Hafta Sınav 1 Giriş ve Isı Pompalarının Termodinamiği   2 Isı Pompalarının Teorisi 3 Isı Pompalarının Sınıflandırılması 4, 5 Isı Pompalarının Elemanları (1-komprsör 2-eşanjör ve valf) 6 Isıtma ve Soğutma Yükleri 7, 8 Isı Pompalarında Kullanılan Soğutucu Akışkanlar I. Vize 9 Isı Pompalarında Ekonomik Analiz- deney cihazı 10 Isı Pompalarının Konutlarda ve Ticari Binalarda Kullanılması Kaynak 1. Soğutma Tekniği ve Isı Pompası Uygulamaları, Recep Yamankaradeniz et al. 2017 Kaynak 2. Termodinamik, Yunus ÇENGEL, 2008 11,12 Isı Pompalarında Güvenlik ve Bakım, karılaşan problemler   13 Isı pompalarında kullanılan eşitlikler, ve literatür taraması 14 buzdolabı, ısı pompası ve soğutma makinelerinin karşılaştırılması  

Sınav, Vize, Ödev, Quiz Değerlendirme Ölçütleri Adet Yüzde (%)   Adet Yüzde (%) Kısa Süreli Sınav (Quiz) Haftalık 10 Ara Sınav (Vize) 1 35 Proje 15 Dönem Sonu Sınavı 40 Ders Sorumlusu

Bilimsel Deneyler Büyük Bilimsel Deneyler kitabından 1- Civciv embriyolojisi Aristoteles MÖ 384 –322

Bilimsel Deneyler 2- Hareket yasası Galileo Galilei (1564 –1642)

Deneysel çalışma ve Proje konuları Buzdolabında elektrik ve elektronik devresi çalışma prensibi Buzdolabının ağırlık sorunu – elemanların ağırlıkları Buzdolapları için gaz araştırması Buzdolaplarının bölünme ve küçülme imkanları Kompresör araştırması 1- proje yazı çerçevesi 2- literatür taraması 3- hesaplamalar 4- diyagramlar Eşanjörlerin araştırması Güneş enerjisi kullanan kompresör Bilgisayar modelleme

Giriş ve Isı Pompalarının Termodinamiği Soğutma makinelerin gelişimi Soğutma çevrimleri Etkinlik katsayısı (COP) Buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi Ev Buzdolapları Gerçek Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevrimi

Giriş ve Isı Pompalarının Termodinamiği Termodinamiğin iki önemli uygulama alanı güç üretimi ve soğutmadır. Her ikisi de genellikle termodinamik bir çevrime göre çalışan sistemler tarafından gerçekleştirilir. Termodinamik çevrimler ise iki genel sınıfa ayrılabilirler. Güç çevrimleri ve soğutma çevrimleri Termodinamik çevrimler, iş akışkanının fazına göre gaz akışkanlı ve buhar akışkanlı çevrimler olarak sınıflandırılırlar. Gaz akışkanlı çevrimlerde iş akışkanı tüm çevrim boyunca gaz fazında kalırken, buhar akışkanlı çevrimlerde, çevrimin bir bölümünde buhar; diğer bölümünde ise sıvı fazda bulunur.  Isı pompalarında iş akışkanının çevrimde dönüşümlü olarak buharlaştırıldığı ve yoğuşturulduğu buharlı güç çevrimleri incelenmektedir.

Soğutma makinelerin gelişimi Eter yada diğer uçucu akışkanlar, kapalı çevrimli, buz makinesi patenti alındı ama ticari üretim yok (1834, İngiliz Jacob Perkins). Etileter ile çalışan buhar sıkıştırmalı buz makinası… (1850, Alexander Twining) Boyutlar büyük – daha çok buz üretimi, biracılık ve soğuk hava depoları – otomatik kontrolden yoksun – buhar makineleri ile çalışma. Elektrik motorlarıyla çalışan, otomatik kontrollü daha küçük makineler – kasaplar ve evlerde kullanım (1890’lar ...) Verimli, güvenilir, küçük ve ucuz soğutma sistemleri (1930’lar …).

Termodinamiğin 11. Bölümü (Soğutma çevrimleri) Isıl verimin artırılmasına yönelik süregelen araştırmalar, basit buharlı güç çevrimlerinde yenilikçi bazı gelişmelerin ortaya çıkmasına yol açmıştır. Soğutma makineleri ve ısı pompaları aslında aynı cihazlar olmakla birlikle, kullanım amaçları farklıdır. Soğutma makinesinin amacı soğutulan ortamdan ısı çekmektir (QL); ısı pompasının amacı ılık ortama ısı vermektir (QH)

Etkinlik katsayısı Qh COPIP= COPSM +1 Etkinlik katsayısı (COP; Coefficient of Performance) Qh COPIP= COPSM +1 COPSM her zaman sıfırdan ve COPIP’nin değerleri 1’den büyük olabilir.

Etkinlik katsayısı Isı pompası en kötü durumda bir elektrikli ısıtıcının görevini yerine getirir ve tükettiği elektrik enerjisi kadar ısıl enerjiyi eve besler. Gerçek uygulamada QH’ın bir bölümü borulardan ve kanallardan çevreye geçebilir ve bunun sonucunda dış hava sıcaklığı çok düşük olduğu zamanlarda COPIP 1’in altına düşebilir.

Buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi Buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi soğutma makinelerinde, iklimlendirme sistemlerinde ve ısı pompalarında en çok kullanılan çevrimdir. Sürekli akış için enerji dengesi

Ev Buzdolapları Bir ev buzdolabı

İdeal buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminin P-h diyagramı P-h diyagramında dört hal değişiminden üçü birer doğru olarak görünüp, ilgili hal değişimlerine ait eğrilerin uzunlukları ile yoğuşturucu ve buharlaştırıcıdaki ısı aktarımı orantılıdır. İdeal buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminin P-h diyagramı

Örnek İdeal buhar sıkıştırmalı çevrime göre çalışan bir soğutma makinesinde aracı akışkan olarak soğutucu akışkan-12 kullanılmaktadır. Çevrimde buharlaştırıcının basıncı 0.14 MPa, yoğuşturucu basıncı 0.8 MPa, akışkanın kütle debisi 0.05 kg/s' dir. Soğutulan ortamdan çekilen ısıyı ve kompresörü çalıştırmak için gerekli gücü, Soğutma makinesinin etkinlik katsayısını hesaplayın.

Örnek

Gerçek Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevrimi Gerçek buhar sıkıştırmalı çevrimin düzeni ve T-s diyagramı. Gerçek buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi ideal olandan bazı bakımlardan farklı olup, bu durum genellikle çevrimi oluşturan çeşitli elemanlardaki tersinmezliklerden kaynaklanır. Tersinmezliğin iki ana kaynağı, basıncın düşmesine neden olan akışkanın sürtünmesi ve çevreyle yapılan ısı alışverişidir. Tersinmezliklerin sonucu olarak COP azalır.

Örnek

Örnek COP (SM)=??