Değişen Su Debisi ve Yoğuşma Basıncı İçin Bir Su Soğutmalı Yoğuşturucunun Isı Transferi Katsayısının Deneysel ve Analitik İncelenmesi

Experimental and Analytical Investigation of Heat Transfer Coefficient of a Water Cooled Condenser for Different Water Flows and Condensation Pressures

Özet

Faz değişiminde gizli ısı transfer edilir ve transfer edilen ısı miktarı, duyulur ısı transferi miktarına kıyasla aşırı yüksek olur. Bu nedenle, transfer edilen ısı miktarını artırmak için yoğunlaşma ve buharlaşma işlemleri, soğutma çevrimindeki ana basamaklardır. Bu çalışmanın temel amacı toplam ısı transferi katsayısını deneysel ve analitik olarak incelemek ve su debisi ile soğutucu akışkan basıncının yoğuşma hal değişimi üzerindeki etkisini ortaya koymaktır. Bu amaçla, ısı transferi yüzey alanı 0.075 m2 olan su soğutmalı yoğuşturuculu bir soğutma sistemi kurulmuştur. Soğutucu akışkan olarak R134a kullanılmış ve soğutucu akışkan suyun içinde dolaştığı borunun dış yüzeyinde yoğuşmaktadır. Bu çalışmada, sabit 7,0 bar yoğuşma basıncında 15, 20, 25, 30 ve 35 g/s su debileri için deneyler tekrarlanmıştır. Daha sonra, 25 g/s su debisinde yoğuşma basınçları 6,5, 6,75, 7,0, 7,25 ve 7,5 bar olacak şekilde değiştirilmiştir. Yoğuşma ısı transfer katsayısı bağıntısı yoğuşturucu ünitesinin soğutucu tarafına uygulanmıştır. Öte yandan ısı transfer katsayısını hesaplamak için logaritmik ortalama sıcaklık farkı (LMTD) ve geçiş birimi sayısı (ε-NTU) metotları deneysel sonuçlara uygulanmıştır. Sabit yoğuşma basıncında farklı su debileri ve sabit su debisinde farlı yoğuşma basınçları için soğutma makinası ünitesinden elde edilen deneysel sonuçlar yoğuşma ısı transferi katsayısı bağıntısından elde edilen sonuçlarla kıyaslanmıştır.

Abstract

In the phase change process, latent heat is transferred and the amount of heat transferred will be excessive high compared to the amount of sensible heat transfer. For that reason, condensation and evaporation processes are the main steps in the refrigeration cycle in order to increase the amount of heat transferred. The main objective of this study is to experimentally and analytically examine overall heat transfer coefficient and to present the effect of water flow and refrigerant pressure on condensation process. For this purpose, a refrigeration system where a water cooled condenser with a heat transfer surface area of 0.075 m2 was installed. R134a was used as a refrigerant and condenses on the outer surface of the pipe that water circulates through. In this study, experiments were repeated for water mass flow rates of 15, 20, 25, 30 and 35 g/s at constant 7.0 bar condensation pressure. Then, condensation pressures were changed to 6.5, 6.75, 7.0, 7.25 and 7.5 bar at constant water flow rates of 25 g/s. Correlation of condensation heat transfer coefficient has been applied to refrigerant side of the condenser unit. On the other side, logarithmic mean temperature difference (LMTD) and number of transfer unit (ε-NTU) methods have been applied to experimental results in order to calculate heat transfer coefficient. Experimental results for different water flow rates at constant refrigerant pressure and for different condensation pressures at constant water flow rate are taken from the refrigeration machine unit and have been compared with calculated values that are obtained from condensation heat transfer correlation.