بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله چیلرهاي جذبی به صورت چهار منبع حرارتی شامل: ژنراتور، اواپراتور، کندانسور و جذب کننـده فـرض مـی شود و به بررسی ترمواکونومیک چیلر بوسیله روابط موجود پرداخته می شود. براي سـاده سـازي محاسـبات فـرض را بـر بازگشت پذیر بودن فرآیندها گذارده می شود. از آنجا که مبدل ها ابزار و وسایل گران قیمتی هستند پس کـاهش سـطح کل انتقال حرارت به عنوان معیار طراحی مد نظر می باشد. دراین مقاله ابتدا معیار ترمواکونومیک، تحت عنوان قیمت کل واحد بار سرمایش که شامل هزینه سرمایه گذاري اولیه و قیمت انرژي مصرفی می باشد، تعریف می شود. در ادامه بوسیله روابط موجود، مقدار بیشینه معیار ترمواکونومیک و بار تبرید ماکزیمم بدست آورده شـده اسـت. سـپس شـرایط کـارکرد بهینه چیلر هاي جذبی مشخص گشته و در نهایت به بررسی اثر پارامتر ترمواکونومیک بر معیـار ترمواکونومیـک بیشـینه، ضریب عملکرد و بار تبرید مخصوص متناظر با معیار ترمواکونومیک بیشینه پرداخته می شود.
مقدمه
امروزه هزینه مصرف انرژي و قیمت بالاي انرژي الکتریسیته در قیاس با انرژي حاصل از سوخت هـاي فسـیلی در اغلب کشورها مهندسین را به فکر استفاده از چیلرهاي جذبی به جاي چیلرهاي تراکمی انداخته اسـت. امـا هزینه هاي مصرف سوخت نیز باید به گونه اي مهار شود از این رو به طور پیوسته بر روي مساله بهینه سـازي چیلر هاي جذبی و کم کردن هزینه هاي آنها از لحاظ اقتصادي مطالعه می شود.
در سال هاي اخیر براي اندازه گیري میزان بهینه بودن سیکل هاي ترمودینـامیکی از معیـار جدیـدي بـه نـام معیار ترمواکونومیک استفاده می شود. معیار ترمواکونومیک به بررسی اقتصادي ترمو دینامیکی پدیده ها مـی پردازد. در این بررسی ها با در نظر گرفتن مساله هزینه هاي اولیه و هزینه هاي مصرف انـرژي بوسـیله روابـط ترمودینامیکی موجود شرایط را به گونه اي طراحی می کنند که از لحاظ اقتصـادي بهینـه باشـد. در راسـتاي اینگونه تحقیقات چن1و اسکوتن2در سال 1998 به بررسی و یافتن مقدار بهینه ضریب عملکـرد سیسـتم هـاي جذبی غیربازگشت پذیر پرداختند.[1] سپس چن در سال 1999 مقدار بهینه ضریب عملکرد سردکننده جذبی
4سطح حرارتی بازگشت ناپذیر را در بار سرمایش مخصوص بیشینه بدست آورد.[2] در ادامه تحقیقات دیگري نیز باري بهینه سازي فرآیندهاي چیلرهاي جذبی و دیگر انواع آنها انجام شد من جملـه مـی تـوان بـه بهینـه سازي ترمواکونومیک سیکل هیت پمپ اسـترلینگ بازگشـت ناپـذیر توسـط تیـاگی3،چنـا4 و کوشـیب5 اشـاره کرد.[3]
1 Chen 2 Schouten 3 Tyagi
- 1 -
نخستین همایش بین المللی چیلر و برج خنک کن ایران
تیرماهوwww.tasisatconf.ir 1389 9 8
در چیلر هاي جذبی بیشترین هزینه هاي اولیه چیلر از لحاظ ترمـو دینـامیکی مربـوط بـه تهیـه مبـدل هـاي حرارتی بکار رفته در آن در ژنراتور، کندانسور، اواپراتور و جذب کننده می باشد.
مدلسازي سیکل و روابط
براي ساده کردن محاسبات سیکل تبرید جـذبی شـامل 4 منبـع حرارتـی جـذب کننـده، ژنراتـور، اواپراتـور و کندانسور همانطور که در شکل-1 نشان داده شده است در نظر گرفته می شود.
شکل-:1 مدلسازي سیکل
فرض می کنیم که فرآیند ها به صورت بازگشت پذیر انجام پذیرد. فرض می شود که جریان در اجزاي در حال کار سیکل ثابت اسـت و انتقـال حـرارت اجـزا بـا منـابع حرارتـی در طـول زمـان سـیکل کامـل τ، دماهـاي Ta ,Tc ,Te ,Tg در ژنراتور، کندانسور، اواپراتور و جذب کننده باشد. بین منابع حرارتـی خـارجی و اجـزاي در حال کار مقاومت حرارتی وجود دارد. دماي اجزاي در حال کار در ژنراتور، اواپراتور، کندانسور و جـذب کننـده
T4 ,T3 ,T2 ,T1 می باشد. ضرایب انتقال حرارت کـل در ژنراتـور، اواپراتـور، کندانسـور و جـذب کننـده مطابقـا
U4 ,U3 ,U2 ,U1 هستند. و همچنین سطوح انتقال حـرارت در ژنراتـور، اواپراتـور، کندانسـور و جـذب کننـده
A4 , A3 , A2 , A1 هستند. کار ورودي لازم براي پمپ محلول در سیستم در مقایسه با حرارت ورودي به ژنراتـور قابل صرفنظر کردن در نظر گرفته می شود.
فرض می شود انتقال حرارت بین اجزاي در حال کار و منابع حرارتی خارجی از قـانون انتقـال حـرارت خطـی
(نیوتنی) پیروي کند و هر چهار فرآیند انتقال حرارت به صورت همدما باشـند. بنـابراین روابطانتقـال حـرارت چهار فرآیند انتقال حرارت بدین صورت نوشته می شود:
(1) Q1 U1 A1 Tg −T1 τ
(2) Q2 U2 A2 Te −T2 τ
(3) Q3 U3 A3 T3 −Tc τ
4 Chena 5 kaushikb
- 2 -
نخستین همایش بین المللی چیلر و برج خنک کن ایران
تیرماهو9 8 1389 www.tasisatconf.ir
(4) Q4 U4 A4 T4 −Ta τ
که Q4 ,Q3 ,Q2 ,Q1 انتقـال حـرارت در ژنراتـور، اواپراتـور، کندانسـور و جـذب کننـده هسـتند. از قـانون اول ترمودینامیک داریم:
Q1 Q2 −Q3 −Q4 0 (5)
با توجه به قانون دوم و بازگشت پذیري سیکل داریم:
(6) 0 Q4 − Q3 − Q2 Q1
T4 T3 T2 T1
از آنجا که مبدل ها جزء گران قیمت چیلرهاي جذبی هستند. بنابراین کاهش سطح کل انتقال حرارت ( A) به عنوان معیار طراحی مد نظر می باشد. در نتیجه با بهینه کردن مقدار سطح انتقال حـرارت کـل مـی تـوان بـه معیار بهینه دست پیدا کرد.
