Energy and exergy analysis of vapor compression refrigeration cycle using alternative refrigerants

HCFC ve CFC soğutucu akışkanlar iklimlendirmede genelde en uygun soğutucular olarak kabul edilmektedir. Buna karşın HCFC 22 soğutucusu 0.055 ozon tüketim potansiyeline (ODP) sahiptir ve Montreal Protokolü'yle kontrol altına alınmıştır. 2030 yılında gelişmiş ülkelerce kullanımına son verilecektir. Bu çalışmada HCFC 22 yerine alternatif soğutucu akışkanlar kullanılan buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi incelenmiştir. Alternatif soğutucu akışkanların (R-404a,-R-410a, R-134a, R-407c, R-507a, R-290) kullanılması durumunda kompresör işi, basınç oranları ve soğutma etkinlik katsayıları (COP) farklı buharlaştırıcı sıcaklıkları için hesaplanmıştır. Sistem elemanlarındaki tersinmezliklerin belirlenmesi için ekserji analizi yapılmıştır. Buharlaştırıcı sıcaklıklarının tersinmezliklere etkilerinin gösterilmesi için ikinci yasa verimlerinin değişimleri verilmiştir. R-134a ve R-290'nın alternatif soğutucu akışkanlar, içerisinde maksimum soğutma etkinlik katsayısına ve ikinci yasa verimliliğine sahip olduğu bulunmuştur. Bileşenlerdeki tersinmezliklerin buharlaştırıcı sıcaklığının artmasıyla azaldığı görülmüştür.HCFC and CFC refrigerants have been generally accepted as the most suitable refrigerant for air conditioners. However, HCFC 22 refrigerant has an ODP of 0.055, and it is under controlled with the Montreal protocol. It has to be phased out by 2030 in developed countries. In this paper, a vapor compression refrigeration cycle using alternative refrigerants instead of HCFC 22 is examined. The compressor work, pressure ratios and COP are calculated for different evaporating temperature when alternative refrigerants (R-404a, R-410a, R-134a, R-407c, R-507a, R-290) are used. Exergy analysis is done for determining the «reversibilities of the system components. The second law efficiency is given to draw the effects of evaporating temperatures to the irreversibilities. It is found that R-134a and R-290 have the maximum COP and second law efficiency in the alternatives. It is seen that the irreversibilities of the components are decreasing with increasing evaporating temperature