Habbecik Pompası Tasarımı ve Performans Analizi

Abstract

The design of the bubble pump refrigeration system is a critical aspect because it has to be efficient and energy saving more than the previous similar designs. In this report, an integrated cooling system in terms of lifting tube distribution, water reservoir, temperature sensors, controllers, water level sensor locations, and automatic control systems have been designed which is applicable for many uses. The design conditions were assumed that a hot surface released different amounts of heat 550, and 1500W is to be cool and maintain the temperature under the desirable limit, the experiments have been conducted under the atmospheric pressure used many alternative configurations such as using a different number of lifting tubes from 1 to 4 tubes, and different submergence ratios 0.3, 0.4, and 0.5, and taking into account that, the inner diameter of the lifting tubes was 8mm. The sizing has been made to find the capacity of each component in the refrigeration cycle. Then, the optimal arrangement of parts and components was designed, and an automatic control system has been developed to control the electrical equipment. after preparing everything the data have been recorded and tabulated, and the efficiency has been calculated, then the theoretical model has been compared with the experimental data and optimizing the setup by correct errors that may exist. At the last step, the conclusion has been extracted, through that, the slug flow pattern could be noticed in the experiments where the heating power is 1500W, and for low ınput heatıng power 550W, the churn flow was obvious, so after determined the efficiencies, the perfect flow type for the experiments was slug flow. and by comparing the results of experiments with the theoretical model, it was obvious that the performance was directly proportional to the submergence ratio and the number of lifting tubes.

Habbecik pompası, soğutma sistemi tasarımında enerji verimliliği açısından büyük önem arz etmektedir. Bu tezde, birçok kullanım için geçerli olan entegre bir soğutma sistemi tasarımı için habbecik pompası kaldırma tüplerinin dağılımı, rezervuar, sıcaklık sensörleri, kontrolörler, su seviye sensörlerinin konumu ve otomatik kontrolü açısından deneysel olarak incelenerek performans analizi yapılmıştır. Tasarım koşulları olarak 550 W ve 1500 W olarak iki farklı ısı gücü baz alınmıştır. Yüzey sıcaklığı belirli bir sınırın altında tutularak 8 mm iç çapa sahip 1 - 4 sayıda kaldırma tüpü kullanarak atmosferik basınç altında ve 0.3, 0.4 ve 0.5 olmak üzere 3 farklı batma oranlarında deneyler yapılmıştır. Bu sistemi tasarlama süreci, mevcut literatürün yerel ve küresel ölçekte incelenmesi ile başlamıştır. Sonra, sistemi çalıştırmak için gerekli bileşenleri belirlemektir. Seçim kriterleri, bu bileşenlerin verimliliği, maliyeti ve enerji tüketimine dayanmaktadır. Sonra, parçaların ve bileşenlerin en uygun konfigürasyonu tasarlanarak elektrik ve elektronik ekipmanları kontrol etmek için otomatik bir kontrol sistemi geliştirilmiştir. Ortaya konan model sistem deneysel olarak performans testine tabi tutularak kaydedilen veriler analiz edilerek değerlendirilmiştir. Nihayi olarak verimi deneysel olarak belirlenmiştir. Ayrıca teorik analizi de yapılarak ortaya konan teorik model ile deneysel veriler karşılaştırılarak önerilen teorik model optimize edilmiştir. Sonuç olarak, pompa performansının, yani kütle akım hızının batma oranı ve 3 adet kaldırma tüp sayısına kadar doğru orantılı olarak arttığı belirlenmiştir. Soğutma yükünün 1500 W olduğu yüksek güçte habbecik pompası kaldırma tüplerinde slug akış deseni, 500 W düşük güçte churn akışı meydana gelmiştir. Slug akışının verimi itileştirdiği ve her iki güçtede optimum tüp sayısının 4 olduğu ortaya konarak 1500 W ısıtma gücünde 0.5 batma oranında 4 tüplü konfigürasyon için habbecik pompası kaldırma verimi maksimum olarak %3.4 olarak belirlenmiştir ve kaldırma tüplerinin sayısının daha da artırılması ile en fazla pompalama veriminin %4'e kadar yükseltilebileceği ön görülmektedir. Ancak, düşük ısıtma güçlerinde maliyet açısından optimum konfigürasyon olarak tek tüplü pompa seçiminin uygun olacağı önerilmektedir.