مقاله تعیین تحلیلی و تجربی شاخص مصرف انرژی چیلرهای تراکمی آبی در ایران

word قابل ویرایش
11 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

تعیین تحلیلی و تجربی شاخص مصرف انرژی چیلرهای تراکمی آبی در ایران

چکیده :
چیلرهای تراکمی با کندانسور و اواپراتور آبی که به عنوان یکی از مهمتـرین اجـزاء فرآینـدهـای تهویـۀ مطبـوع در بـسیاری از ساختمان ها استفاده می شود، در زمره مصرف کنندگان عمده انرژی الکتریکی می باشند. مصرف برق توسط چیلرهـا بـه ویـژه در بعد از ظهرهای گرم تابستان باعث افزایش مصرف انرژی الکتریکی و ایجاد دخالت اوج مصرف در آن ساعات می شود. بنابراین نیاز به بهینه کردن عملکرد و افزایش بازدهی ، در چیلرها از اهمیت بسزائی برخوردار است . در مقاله حاضر سیکل سـاده تبریـد چیلر تراکمی آبی شبیه سازی ریاضی و با استفاده از نرم افزار دلف (Delphi) برای کاربر محاسبۀ ضـریب عملکـرد و مـصرف انرژی الکتریکی امکان پذیر شده است . شاخص مصرف انرژی چیلرها برحسب کیلو وات در هرتن (kw.ton) در محـدوده ٢٠ تا ۶٠ تن بدست آمده از برنامه مدلسازی با آزمایشگاه های انجام شده در آزمایشگاه استاندارد یکی از شـرکت هـای تولیـدی در کشور مقایسه گردیده است . نتایج نشان می دهند که چیلرهای ساخت داخل برای کـاهش مـصرف انـرژی و رسـیدن بـه معیـار مناسب شاخص مصرف انرژی نیاز به بهینه سازی دارند.

١ ـ مقدمه
نگاهی گذرا به مصرف برق در سال های اخیر نشان دهنده اهمیتی است که برق در مقایسه با سایر انواع حامل های انـرژی پیـدا کرده است و مصرف انرژی برق را به نسبت زیادی افزایش داده است . این رونـد صـعودی مـصرف کننـدگان انـرژی بـرق در قسمتهای مختلف را به سمت کاهش و صرفه جوئی در مصرف وادار کرده است . طی سال های ٧٧ ـ ١٣۵۵ مصرف برق کـشور با میانگین نرخ رشد سالانه ٩.٩% افزایش یافته است . طی این سال ها مصرف برق در قسمت خـانگی بـا ٣۵% افـزایش همـراه بوده است [١]. یکی از مصرف کنندگان عمده برق ساختمان ها چیلرهای تراکمی می باشند که تنـاژ تقریبـی نـصب شـده آبـی و هوایی آنها در ایران در سال ١٣٧٩ حدود ٧۵٠.٠٠٠ تن [٢] و مصرف انرژی کل آنهـا در سـال حـدود GWh ۶۶٠ تخمـین زده می شود. با عنایب به اینکه وسایل پر مصرف برقی طبق قـانون برنامـه دوم توسـعه اقتـصادی ، اجتمـاعی ، فرهنگـی ، جمهـوری اسلامی ایران [٣] بایستی دارای مصرف انرژی استاندارد طبق معیارهـای جهـانی باشـند، لـذا بـرای تحقـق بخـشی از ایـن امـر چیلرهای پر مصرف که معمولاً در محدوده ٢٠ تا ۶٠ تن تبرید قرار دارند در شرایط استاندارد آزمایش و سـیکل عملکـرد آنهـا توسط مدلسازی ریاضی تحلیل و ضرائب عملکرد و متوسط شاخص مصرف انرژی آنها تعیین و مقایسه شدند.
٢ ـ بخش مدلسازی وشبیه سازی
چیلر از اجزاء اصلی ای مانند اواپراتور، کندانسور، کمپرسور و شیر انبساط تشکیل شده است . در این مقالـه حالـت پایـدار یـک سیستم تبرید تراکمی شامل اجزای مورد اشاره شبیه سازی شده است که ذیلاً مختصری از چگونگی و روابط مدلسازی ریاضـی آورده شده است .

٢ ـ ١ ـ اواپراتور
انتقال حرارت از دیواره لوله به مبرد اواپراتور طی عملکرد دایمی در دو منطقه صورت می گیرد. منطقه اول ناحیه دو فازی است که انتقال حرارت بصورت جابجائی اجباری دو فازی می باشد و منطقه دوم ناحیه تک فازی است که انتقـال حـرارت بـصورت جابجـائی اجبـاری بـه بخـار ســوپرهیت مـی باشـد. ضـریب انتقـال حـرارت جوشـش محلـی داخـل لولـه صـاف از رابطـه تابورک (Taburek) [۴] بصورت زیر می باشد:

در رابطۀ (١)، hNCB و hC به ترتیب ضریب انتقال حرارت مربوط بـه مکـانیزم هـای جوشـش هـسته ای و جریـان دور فـاز
اجباری بوده که به ترتیب از روابط زیر بدست می آیند:

ضریب انتقال حرارت در ناحیه سوپرهیت از رابطه زیر قابل محاسبه است :

مقدار ضریب انتقال حرارت متوسط جوشش از رابطه زیر بدست می آید:

که در آن x کیفیت مبرد می باشد.
روش های مختلفی برای افزایش ضریب انتقال حرارت داخل لوله بکار گرفته می شود از جمله استفاده از لوله های میکروفین دار و ستاره آلومینیومی داخل لوله می باشد. روابط مربوط به لوله های میکروفین دار از مرجع [۵] اسـتخراج شـده و نهایتـاً ضـریب افزایش انتقال حرارت بواسطه تعبیه ستاره آلومینیومی بقرار زیر می باشد.

برای طراحی پارامترهای موثر در اواپراتور از مرجع [۶] و برای محاسبه ضـریب انتقـال حـرارت سـمت آب (پوسـته ) از روش عملی بل (Bell) [٧] استفاده شده است .
٢ ـ ٢ ـ کمپرسور
دریک سیستم تبرید تراکمی کمپرسور بین اواپراتور و کندانسور قرار داده می شود و کمپرسور مبرد فـشار پـائین را از اواپراتـور می مکد و آنرا به درجه حرارت و فشار بالاتری متـراکم و بخـار سـوپرهیت حاصـله را بـه کندانـسور تخلیـه مـی کنـد و مـدل کمپرسوری که در این مطالعه شبیه سازی شده از نوع رفت و برگشتی می باشد. روابط نهایی بـرای رانـدمان عملـی تـراکم h
وضریب عملکرد سیکل تراکم چیلر COP به ترتیب از روابطه زیر محاسبه می گردند[٨]:

که در روابط بالا VP حجم جاروب شده ، اختلاف آنتالپی مبرد در اواپراتـور، رانـدمان حجمـی سـیلندر، hmot راندمان موتور الکترکی می باشند.
ضمناً در این بخش امکان استفاده از منحنی های عملکرد کمپرسورهای ساخت شرکت کوپلند (Copeland) برای انتخاب کمپرسورها به کد کامپیوتری نوشته شده اضافه گردیده است .

٢ ـ ٣ ـ کندانسور
کندانسور شبیه سازی شده در این مطالعه از نوع آب سرد شونده می باشد. در مدلسازی کندانسور ضریب انتقال حرارت سـمت آب از روابط معمول و ضریب انتقال حرارت تقطیر روی لوله بافین های کوتاه از مدل رز(Rose) [٩] با محاسبه شار حرارتـی در نواحی مختلف روی لوله بدست می آید:

زیر نویس های tip،flank ،int مربوط به نواحی سه گانه نوک فـین پهلـوی فـین و سـطح خـالی بـین فـین هـا (سـطح لولـه ) می باشند.tf‚hf ‚Sf به ترتیب ضخامت ، ارتفاع و فاصله فین ها و مقـادیر و  تـابعی از مشخـصات هندسـی فـین ، ضریب فیلم تقطیر و مشخصات ترموفیزیکی سیال است .
٢ ـ ۴ ـ شیر انبساط
شیر انبساط بصورت یک اریفیس مدلسازی شده است . این وسیله اساساً به علت نـازک بـودن هـیچ جرمـی از مبـرد را ذخیـره نمی کند. همچنین فرض شده است که هیچگونه انتقال حرارتی بین شیر و هوای محیط وجود نداشته و خواص مبرد ورودی به شیر انبساط معادل خواص مقادیر خروجی از کندانسور باشد. بسته به شرایط فـشار و درجـه حـرارت داخـل کندانـسور، مبـرد ورودی به اریفیس می تواند بخار، مایع یا ترکیبی از دو فاز باشد. برای یک شیر انبساط خاص گـاهی سـازنده داده هـای تجربـی برای تعیین دبی عبوری ازشیر را فراهم نموده است . آرماند(Armand) و همکاران [١٠] رابطۀ زیر را برای شیرهـای انبـساطی
ارائه کرده اند:

که در رابطۀ فوق : k ضریب ثابت برای تعیین دبی عبوری pL چگالی مبرد مایع قبـل از شـیر افـت فـشار در طـول شـیر می باشد.
شبیه سازی سیکل چیلرهای تراکمی آبی با تهیه یک کد کامپیوتری میسر گردیده است . این کد تحت ویندوز ٩٨ بوده و کلیـات برنامه در محیط دلفی می باشد. این برنامه قادر است انواع چیلرهای یک کمپرسـور ویـک اواپراتـوری چنـد کمپرسـور و چنـد اواپراتوری را شبیه سازی نماید. پس از راه اندازی و اجرای کد و کسب اطمینان از عملکرد صحیح آن برنامـه بـرای چیلرهـای تراکمی ٢٠ تا ۶٠ تن شرکت تهویه با مشخصات مکانیکی ساخت آنها از قبیل قطر داخلی پوسته ، طول پوسته ، تعداد بافـل هـا و
… در شرایط پایدار اجراء شده است . این کد کاربر بطور دوستانه رابطه بر قرار و پس از اجـرای برنامـه بـا اسـتفاده از مقـادیر ورودی اصلی و مقادیر حدس زده شده و نرم افزار شروع بکار می نماید. در پایان هر سیکل کامل متغیرها با مقادیر سیکل قبلـی مقایسه شده و تا رسیدن به خطای مجاز محاسبات تکرار می شود. مقدار خطای مجاز برای متغیرهای مختلـف برحـسب میـزان اهمیت و تأثیر در نتایج نهائی انتخاب شده بین ٠.٠٠۵ تا ١% تغییر می کنند. در شکل های (١) و (٢) نحوه ورود داده های مربوط به سیکل و نحوه مقدار دهی مربوط به اجزاء (برای مثال اواپراتور) و پنجره هنگام اجرای برنامه و نحوه گزارش نتایج سیکل بـه ترتیب در شکل های (۴) و (٣) مشاهده می گردند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 11 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد