Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü

An experimental study on the performance of an adsorption cooling system and the numerical analysis of its adsorbent bed

Adsorpsiyonlu soğutma sisteminin performansı üzerinde deneysel bir çalışma ve sistemin adsorban yatağının sayısal analizi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 305803 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

In this thesis, firstly, the equilibrium adsorption capacity of water on a natural zeolite at severalzeolite temperatures and water vapor pressures has been experimentally determined for adsorptionand desorption processes. Additionally, the modified Dubinin-Astakhov adsorption equilibrium modelhas been fitted to experimental data and separate correlations are obtained for adsorption anddesorption processes as well as a single correlation to model both processes. Experimental resultsshow that the maximum adsorption capacity of natural zeolite is nearly 0.12 kgw/kgad for zeolitetemperatures and water vapor pressures in the range 40-150 oC and 0.87-7.38 kPa. Secondly, athermally driven adsorption cooling prototype using natural zeolite-water as working pair has beenbuilt and its performance investigated experimentally at various evaporator temperatures. Under theexperimental conditions of 45 oC adsorption, 150 oC desorption, 30 oC condenser and 22.5 oC, 15 oC and 10 oCevaporator temperatures, the COP of the adsorption cooling unit is approximately 0.25 and the maximumaverage volumetric specific cooling power density (SCPv) and mass specific cooling power density (SCP) ofthe cooling unit are 5.2 kWm-3 and 7 Wkg-1, respectively. Thirdly, in order to investigate the dynamicheat and mass transfer behavior of the adsorbent bed of an adsorption cooling unit, a transient localthermal non equilibrium model that accounts for both internal and external mass transfer resistances hasbeen developed using the local volume averaging method. Finally, the influence of several designparameters on the transient distributions of temperature, pressure and amount adsorbed inside thecylindrical adsorbent bed of an adsorption cooling unit using silica-gel/water have been numericallyinvestigated for the one and two dimensional computational domains. Moreover, validity of thethermal equilibrium model assumption has been shown under the given boundary and designconditions. Generally, for the conditions investigated, the validity of the local thermal equilibriumand spatially isobaric bed assumptions have been confirmed. To improve the performance ofthe bed considered, efforts should be focused on reducing heat transfer resistances andintra-particle mass transfer resistances but not inter-particle mass transfer resistances.

Summary:

Bu çalımada, ilk olarak, zeolit su çalışma çiftine ait eş sıcaklık eğrileri adsorpsiyon ve desorpsiyonprosesleri için çeşitli zeolit sıcaklıkları ve su buharı basınçlarında deneysel olarakelde edilmiştir. Ayrıca, Dubinin-Astakhov adsorpsiyon denge denklemi elde edilen deney verilerineuyarlanmış ve bunun sonucunda adsorpsiyon ve desorpsiyon prosesinin yanı sıra heriki proseside kapsayan korelasyon denklemlerine ulaşılmıştır. Deneyler sonucunda doğal zeolitinmaksimum su buharı adsorplama kapasitesi, 40-150 oC zeolit sıcaklığı ve 0.87-7.38 kPasu buharı basıncı aralığında yaklaşık 0.12 kgsu/kgad olarak bulunmuştur. İkinci olarak, doğalzeolit-su çalışma çiftini kullanan termal enerji destekli adsorpsiyonlu örnek soğutma grubuüretilmiş ve bu soğutma grubunun performansı farklı buharlaştırıcı sıcaklıklarında deneyselolarak incelenmiştir. Adsorpsiyon sıcaklığının 45 oC, desorpsiyon sıcaklığının 150 oC,yoğuşturucu sıcaklığının 30 oC olduğu farklı buharlaştırıcı sıcaklıkları (22.5, 15 ve 10 oC)için prototip soğutma sisteminin ortalama COP değeri 0.25 olarak bulunmuştur. Prototipsoğutma sisteminin maksimum hacimsel özgül soğutma miktarı (SCPv) ve ortalama kilogramadsorban başına özgül soğutma miktarı (SCP) sırasıyla 5.2 kWm-3 and 7 Wkg-1 mertebesindedir.Üçüncü olarak, adsorpsiyonlu bir soğutma sisteminde mevcut olan adsorban yatağın dinamik davranışınıısı ve kütle transferi bakımından incelemek için, lokal hacimsel ortalama method kullanılarak zamanabağlı lokal olarak ısıl dengenin olmadığı, iç ve dış kütle transfer dirençlerinin dikkate alındığı bir sayısalmodel geliştirilmiştir. Son olarak, çeşitli tasarım parametrelerinin, silika jel/su çalışma çiftini kullananadsorpsiyonlu bir soğutma sisteminin silindirik adsorban yatağı içerisinde zamana bağlı sıcaklık, basınçve adsorpsiyon miktarı dağılımı üzerine olan etkileri bir ve iki boyutlu hesaplama sınırları için sayısal olarakaraştırılmıştır. Ayrıca, yatak içerisinde lokal ısıl denge modeli varsayımının geçerliliği verilen sınır ve tasarımkoşulları altında incelenmiştir. Genel olarak, incelenen koşullar için, lokal ısıl denge modelinin ve izo barikyatak varsayımının geçerliliği doğrulanmıştır. Söz konusu adsorban yatağın performansını iyleştirmek için,ısı transferi dirençlerinin ve dış (iç değil) kütle transfer dirençlerinin azaltılması yönünde uğraş verilmelidir.