Design and thermodynamic analysis of a magnetic refrigeration system onboard ship for near-room temperature applications
Bir gemide oda sıcaklığı civarındakı uygulamalar için manyetık soğutma sisteminin tasarımı ve termodinamık analizi
- Tez No: 1021505
- Danışmanlar: PROF. DR. CÜNEYT EZGİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Manyetik soğutma, Gadolinyum, Aktif Manyetik Regeneratör (AMR), Termodinamik analiz, Magnetic refrigeration, Gadolinium, Active Magnetic Regenerator (AMR), Thermodynamic analysis
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Piri Reis Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, oda sıcaklığına yakın deniz uygulamaları için tasarlanmış bir manyetik soğutma sisteminin tasarımı ve termodinamik performansını incelemektedir. Geleneksel buhar sıkıştırmalı sistemlerden farklı olarak, manyetik soğutma, manyetokalorik etki (MCE) ve gadolinyum gibi çevre dostu katı soğutucular kullanır. Bu malzemeler, değişen manyetik alanlara maruz kaldıklarında sıcaklık değişimi gösterirler. Çalışma, manyetik soğutmanın temel ilkelerini, manyetokalorik malzemeleri ve Aktif Manyetik Regeneratör (AMR) olarak bilinen çevrimi kapsayan ayrıntılı bir literatür incelemesi ile başlamaktadır. Laboratuvarda, manyetokalorik malzeme olarak gadolinyum kullanan masaüstü ölçekli deneysel bir sistem tasarlanmış ve geliştirilmiştir. Sistem, mekanik kontrol edilen bir manyetik alan kaynağı, bir ısı transfer döngüsü ve farklı alan şiddetlerinde sıcaklık değişimlerini izlemek için ölçüm cihazları içermektedir. Termodinamik performans göstergeleri olarak çevrim koşullarına bağlı olarak COP (Performans Katsayısı), soğutma kapasitesi ve entropi değişimi hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, sistem optimizasyonu ve entegrasyon zorluklarının aşılması koşuluyla, manyetik soğutmanın özellikle enerji verimliliği, kompakt yapı ve çevresel etki açısından denizcilik ortamlarında önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. 50 ile 80 mG arasında değişen manyetik alan güçlerine sahip deneysel koşullar altında sistem 2, 20°C'lik maksimum sıcaklık aralığına (ΔT) ulaştı. Performans katsayısı (COP) 0, 28 ile 2, 16 arasında değişti ve en yüksek soğutma kapasitesi optimum çalışma sırasında yaklaşık 1338 W'a ulaştı. Rejeneratör çevrimi boyunca entropi değişimi 90.35 J/kg·K olarak ölçüldü. Çalışma sıvısı, kararlı çalışma altında 5 ile 20 L/dakika akış hızını korudu ve sistem alan geçişine 300 saniyeden kısa sürede yanıt verdi. Bu çalışma, sürdürülebilir gemi soğutma teknolojileriyle ilgili literatüre katkı sağlamakta ve manyetik soğutma sistemlerinin denizcilik uygulamalarında pratik olarak uygulanabilirliğine dair önemli bilgiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the design and thermodynamic performance of a magnetic refrigeration system intended for near-room temperature applications on board ships. Unlike conventional vapor compression systems, magnetic refrigeration employs the magnetocaloric effect (MCE) and environmentally benign solid refrigerants, such as gadolinium, which exhibit temperature changes when subjected to changing magnetic fields. The study begins with a detailed literature review covering the fundamental principles of magnetic refrigeration, magnetocaloric materials, and the working cycle known as the Active Magnetic Regenerator (AMR). A bench-scale experimental system using gadolinium as the magnetocaloric material was designed and developed in the laboratory. The system includes a mechanically controlled magnetic field source, a heat transfer loop, and instrumentation to monitor temperature variation under different field strengths. Thermodynamic performance indicators such as the coefficient of performance (COP), cooling capacity, and entropy variation were calculated under varying cycle conditions. The results demonstrate that magnetic refrigeration has significant potential in marine environments, particularly in terms of compactness, energy efficiency, and ecological impact, provided that system optimization and integration challenges are addressed. Under experimental conditions with magnetic field strengths varying from 50 to 80 mG, the system achieved a maximum temperature span (ΔT) of 2.20°C. The coefficient of performance (COP) ranged between 0.28 and 2.16, and the peak cooling capacity reached approximately 1338 W during optimal operation. Entropy change across the regenerator cycle was measured at 90.35 J/kg·K. The working fluid maintained a flow rate of 5 to 20 L/min under stable operation, and the system responded to field switching in less than 300 seconds. The results of this research contribute to the growing body of research on sustainable onboard refrigeration technologies and offer insights into the practical viability of implementing magnetic cooling systems in maritime applications.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Kam yapma aparatı
Cam milling attachment
ORHAN UZUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN
- Osilaskoplar için dijital hafıza ünitesi sentezi
Başlık çevirisi yok
ZİHNİ LİMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜR TÜTÜNCÜOĞLU
- Helisel yayların statik karakteristiklerini ölçme ve kontrol etme cihazının tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of a device measuringand controlling the static characteristics of helical springs
MUAMMER MUSULLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN
- Sonbahar sera yetiştiriciliğine uygun hıyar çeşit seçimi
Selecting a cucumber variety suitable for glasshouse production in Autumn
MESUT OKTAY