Otomobil iklimlendirme sistemindeki ısı pompası ve iç ısı değiştiricisinin performansa etkisinin deneysel incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada R134a soğutucu akışkanı ile çalışan deneysel otomobil iklimlendirme sisteminin kullanımı deneysel olarak araştırılmıştır. Laboratuvar ortamında hazırlanmış olan otomobil iklimlendirme sisteminin elektronik ve mekanik ölçüm yapan cihazlar ile kontrol ve takibi yapılmıştır. Ölçüm cihazlarından alınan veriler veri aktarma ekipmanları ile bilgisayara iletilmiş ve sonuçlar excel programında listelenmiştir. Isıtma sistemi dış ünite, iç ünite, iç ısı değiştirici, kompresör, elektrik motoru, genleşme valfi ve soğutucu akışkandan meydana gelmektedir. Yapılan deneylerde iklimlendirme sistemi iki ayrı durumda ısı pompası ve iç ısı değiştiricili olarak incelenmiştir. Bu çerçevede iç ünite hava akım hızı ve sıcaklığı, dış ünite hava akım hızı ve sıcaklığı ile kompresör devri değişkenlerine göre karşılaştırma yapılmıştır. Karşılaştırma sonuçları excel'de grafik haline getirilmiş ve sunulmuştur. İklimlendirme sisteminde ısı pompası ve iç ısı değiştiricili iki farklı çalışma durumu karşılaştırılmış ve elde edilen sonuçlar grafikler halinde sunulmuştur. Kış çalışması olarak yapılan deneylerde kompresör devrindeki artışa bağlı olarak, aynı dış ünite hava akım sıcaklığı ve hava akım hızı için iç ünite hava akım hızı arttırılğında ısıtma tesir katsayısının (ITK) azaldığı ısıtma kapasitesi, dış üniteden çekilen ısı, kompresör gücü, kompresör çıkış sıcaklığı ve soğutucu akışkan kütlesel debisinin ise arttığı görülmüştür. Diğer bir karşılaştırmada ise iç ünite hava akım hızının artması ve dış ünite hava akım hızının sabit kalması ile kompresör gücü, dış ünite hava sıcaklığı, kompresör çıkış sıcaklığının azaldığı, iç ünitede çekilen ısı, ısıtma kapasitesi, ısıtma tesir katsayısı (ITK) ve soğutucu akışkan kütlesel debisinin ise arttığı belirlenmiştir. Aynı şartlarda sistemin her iki çalışma durumunda yapılan ekserji analizinde ise genleşme elemanı, iç ünite ve toplam yok edilen ekserjide azalma olduğu tespit edilmiş kompresörde ve dış ünitede yok edilen ekserjinin ise arttığı görülmüştür. Anahtar kelimeler: R134a, .otomobil ısı pompası, iç ısı değiştirici, iklimlendirme

In this work, the usage of empirical automobile air-conditioning system with R134a coolant has been investigated empirically. The automobile air-conditioning system having a setup in a laboratory environment has been monitored and controlled with both electronic and mechanic measurement devices. The data obtained from the measurement devices were transferred to a PC with data acquisition system and the results were listed in Excel. A heating unit consists of external unit, internal unit, internal heat exchanger, compressor, electrical machine, expansion valve and coolant. The realized air-conditioning system was investigated for two different cases with heat pump and internal heat exchanger. The air flow rate and temperature of both internal and external unit was compared with respect to compressor rotation variance. The comparison results were given in graphical form in Excel and presented in the study. In the air-conditioning system the two cases (with heat pump and with internal heat exchanger) were compared and their results were presented in graphical form. The experiments were realized for winter conditions. In the experiments, depending on the increase in compressor rotation, when the internal unit air flow rate is increased for the same external unit air flow temperature and rate the heating capacity, the heat drawn from the external unit, the compressor power, the compressor output temperature, and the mass flow of the coolant increase while the heating efficiency coefficient decreases. Another comparison was made for the case of the increase in air flow rate of the internal unit and that of external unis was being kept constant. In this case, the compressor power, the external unit temperature and the compressor output temperature decrease while the heat drawn from the internal unit, the heating capacity, the heating efficiency coefficient and the mass flow of the coolant increase. In the exergy analysis for the both two cases in the same conditions, the exergy destruction decreases in the expension valve in the rate of total exergy and in the internal while the exergy destruction in the compressor and external unit decreased. Keywords: R134a, automobile heat pump, internal heat exchanger, air-conditioning