R12 VE R134a soğutucu akışkanları kullanan otomobil iklimlendirme sisteminin deneysel performans analizi

Experimental performance analysis of an automobile air conditioning system using refrigerants R12 and R13a

Özet

Bu çalışmada, R12 ve R134a soğutucu akışkanları ile şarj edilmiş bir otomobil iklimlendirme sistemi çeşitli kompresör devirlerinde ve ısı yüklerinde çalıştırılarak, iki farklı akışkan durumu için karşılaştırmalı performans analizi yapılmıştır. Bu amaçla, kompresör, buharlaştırıcı, yoğuşturucu ve termostatik genleşme valfi (TXV) bileşenlerinden oluşan bir otomobil iklimlendirme sistemi kurulmuştur. Kompresör, asenkron motor sürücü aracılığı ile beslenen üç fazlı bir elektrik motoru tarafından tahrik edilmiştir. 1530–3060 W arasında çeşitli ısıl yükler, elektrikli ısıtıcı ile sisteme sağlanmıştır. Deneyler, her bir ısı yükü için 50 ve 60 oC’lik yoğuşma sıcaklıklarında ve her ısı yükü–yoğuşma sıcaklığı çifti için 600, 800, 1000, 1200, 1400 d/d kompresör hızlarında yapılmıştır. Çeşitli noktalardaki soğutucu akışkan ve hava sıcaklıkları, soğutucu akışkan basınçları, kompresör devri, buharlaştırıcıdan geçen hava akımının hızı ve elektriksel olarak sağlanan ısı yükü ölçümleri yapılmıştır. Ölçüm değerleri kullanılarak uygulanan enerji analizi sonucunda, aynı soğutma kapasitesi için R134a’nın yaklaşık %6–7 daha düşük soğutma tesir katsayısı (STK) değerleri verdiği görülmüştür. STK’nın, buharlaştırıcı yükü ile arttığı, kompresör devri ve yoğuşma sıcaklığı ile birlikte ise düştüğü belirlenmiştir. Aynı soğutma yükünde, R134a’nın R12’ye oranla yaklaşık %20–21 daha düşük bir soğutucu akışkan kütlesel debisi ile çalıştığı belirlenmiştir.

Abstract

In this study, an automobile air conditioning (AAC) system charged with R12 and R134a refrigerants was operated at various compressor speeds and thermal loads, and a comparative performance analysis for both refrigerant cases was conducted. For this aim, an experimental AAC system consisting of a compressor, an evaporator, a condenser and a thermostatic expansion valve was set up. The compressor was driven by a threephase electric motor, which was energized using an inverter. Various thermal loads in the range of 1530 and 3060 W were applied to the system by means of electric heaters. The experiments were conducted at the condensing temperatures of 50 oC and 60 oC for each thermal load, and at the compressor speeds of 600, 800, 1000, 1200, 1400 rpm for each thermal load-condensing temperature combination. The refrigerant and air temperatures, refrigerant pressures, compressor speed, air velocity passing through the evaporator and thermal load were measured. Using experimental data, an energy analysis was applied to the system. It has been found that the coefficient of performance (COP) for R134a system is approximately 6–7% lower than that for R12 system for the same cooling capacity. Furthermore, the COP increases with increasing evaporator load and decreases with increasing compressor speed and condensing temperature. It has been observed that R134a yields a lower mass flow rate (approximately 20–21%) compared with R12 for the same cooling capacity.