Adsorpsiyonlu ısı pompalarında kullanılan farklı soğutucu akışkanların çeşitli adsorban maddelerce adsorblanma karakteristiklerinin belirlenmesi

Abstract

Yenilenebilir enerji sistemlerinin geliştirilmesi ve kullanımı son yıllarda hızlı bir gelişim kaydetmektedir. Önümüzdeki 20-30 yıllık süreçte sürdürülebilir enerji sistemlerinin tamamında geleneksel enerji kaynaklarının verimli kullanılmasının yanında yenilenebilir enerjinin de yaygın biçimde kullanılması beklenmektedir. Adsorpsiyon ısı pompaları her türlü ısı enerjisi ile rahatlıkla çalışabilen ve elektrik enerjisi ihtiyacı oldukça az olan cihazlardır. Özellikle atık ısı kaynakları, güneş enerjisi, jeotermal enerjisi veya herhangi bir ısı kaynağı doğrudan kullanılarak soğutma işleminin sağlanabilmesi, bu tip ısı pompalarını cazip hale getirmiştir. Adsorbsiyonlu ısı pompalarının performanslarını arttırmaya ve kullanım alanlarını genişletmeye yönelik çalışmalar artarak devam etmektedir. Bu sistemlerin başarılı bir şekilde çalışması büyük ölçüde adsorbent- adsorbat çiftinin doğru seçimine bağlıdır. Bu çalışma kapsamında, farklı adsorbent-adsorbat çiftlerine ait eş sıcaklık eğrilerini elde etmek için adsorpsiyon deney düzeneği tasarlanmış ve imal edilmiştir. Çalışma kapsamında kullanımı yaygın olan hidroflorokarbon (HFC) tipi soğutucu akışkanlardan R134a ve daha sonra R404a adsorbat olarak seçilmiştir. Adsorbent olarak aktif karbon, aktif alümina, zeolit, polimer ve çeşitli silikajeller kullanılmıştır. Adsorpsiyon parametreleri izotermleri ile Dubinin-Astakhov (DA) denklemi kullanılarak oluşturulmuştur. İzosterik entaliplerin adsorpsiyon bağımlılığı adsorpsiyon için elde edilen datalardan çıkarılmıştır. Ayrıca adsorpsiyon verilerinin entalpisi çıkarılmış olup farklı numuneler için elde edilen korelasyonlar incelenmiştir. Bu veriler, çeşitli adsorpsiyon çiftleri için, termal olarak tahrik edilen adsorpsiyon soğutucu tasarımı için önemlidir.

The development and use of renewable energy has experienced rapid growth over the past few years. In the next 20–30 years all sustainable energy systems will have to be based on the rational use of traditional resources and greater use of renewable energy. Adsorption heat pumps can operate easily with all kinds of heat energy and devices with less electrical power needs. Adsorption heat pumps has become attractive devices which can provide direct cooling using waste heat sources, solar energy, geothermal energy or any heat source. Studies continue to improve performance and to increase usage for adsorption heat pumps. The successful operation of these systems mostly depends on the correct choice of the adsorbent-adsorbate working pair. In this study, firstly, an adsorption experimental set-up was designed and constructed to obtain the isotherms of the working pair. R134a and then R404a is chosen as adsorbate which are commonly used and which are hidrofluorocarbon (HFC) of the refrigerating fluid. Activated carbon, activated alumina, zeolite, polimer and various silica gel are used as adsorbent. Adsorption parameters were evaluated from the isotherms using the Dubinin-Astakhov (DA) equation. The concentration dependence of the isosteric enthalpies of adsorption is extracted from the data. Further, the enthalpy of adsorption data were extracted, and correlations are provided for the different specimens investigated. These data are essential in designing a thermally driven adsorption chiller based on the assorted pair.