Comparison of NH3 and NH3/CO2 cascade refrigeration systems

Düşük sıcaklık soğutma uygulamalarında, sistemin verimini artırmanın bir yolu da kaskad soğutma sistemleridir. Bu sistemlerde alçak sıcaklık devresi ve yüksek sıcaklık devresi olarak adlandırılan iki soğutma çevrimi bir arada kullanılmaktadır. Her devredeki soğutucu akışkan kendisi için uygun sıcaklık sınırları arasında çalışarak kaskad devresi gerçekleşir. Son yıllarda alçak sıcaklık devresi için karbondioksit gazı önem kazanmaya başlamıştır. Bu çalışmada amonyak ve karbondioksit gazları kullanılarak oluşturulan kaskad soğutma sisteminin termodinamik analizi yapılarak çift kademeli amonyak sistemine karşı avantaj ve dezavantajları ortaya konulmuştur. Her iki sistemin soğutma tesir katsayısı, farklı evaporatör ve kondenser sıcaklıklarında bulunmuş ve iki basamaklı sistemin soğutma tesir katsayısının tüm durumlarda NH3/CO2 kaskad sistemin veriminden daha fazla olduğu görülmüştür. Ancak, karbondioksit sistem elemanlarının daha küçük ebatlı olması, karbondioksit gazının yüksek basıncından dolayı sisteme hava girişinin engellenmesi, akışkan maliyetinin düşük olması, gıda sektöründe, hastanelerde daha emniyetli kullanılması gibi avantajları nedeniyle kaskad sistem tercih edilmektedir.In low temperature cooling applications, one way to increase the efficiency of the system is cascade refrigeration system. In these systems, called low-temperature circuit and high-temperature circuit are used in a combination. Cascade circuit occurs when refrigerant in each circuit operates between temperature limits for itself. In recent years, carbondioxide has gained importance for the low-temperature circuit. In this study, making thermodynamic analysis of cascade refrigeration system in which ammonia and carbon-dioxide refrigerants were used, the advantages and disadvantages of it against two stage ammonia system are introduced. The performance of both cooling systems has been calculated in different temperature of evaporator and condanser. And it has been detected that the performance of two stage ammonia cooling system has much more capacity than NH3/CO2 cascade system in all conditions. However, cascade system has been prefered because of some advantages such as; smaller dimension of carbon-dioxide system equipments, blocking air entrance into the system as a result of high pressure of carbon-dioxide, the cost benefit of refrigerant and further safe usage in food sector and hospitals