whatsapp call admin

مقاله طراحی و ساخت کولر تبخیری دو مرحلهای جهت استفاده در مناطق گرم و خشک

word قابل ویرایش
9 صفحه
10700 تومان
107,000 ریال – خرید و دانلود

طراحی و ساخت کولر تبخیری دو مرحلهای جهت استفاده در مناطق گرم و خشک
چکیده
بخش عمدهای از انرژی الکتریسیته تولیدی، در لوازم خانگی به مصرف میرسد. در فصل تابستان و به ویژه در مناطق گرمسیری بخش مهمی از مصرف انرژی الکتریکی خانوارها به سیستمهای تبرید تراکمی(کولرهای گازی) اختصاص مییابد. استفاده از کولرهای آبی بجای سیستمهای تبرید تراکمی، یکی از روشهای کاهش مصرف برق در مناطق خشک و نیمه خشک میباشد. در مناطق بسیار گرم و خشک از جمله مناطق گرمسیری غرب، بعضی نقاط جنوب غرب و جنوب که بیشینهی دمای هوا از ۵۰ درجه سانتیگراد نیز فراتر میرود، کولرهای آبی مرسوم به تنهایی شرایط آسایش (دمای ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتیگراد) را فراهم نمیآورند. لذا استفاده از سیستمهای خنک کنندهی تراکمی در مناطق ذکر شده به شدت در حال افزایش است که منجر به افزایش شدید مصرف انرژی الکتریکی میگردد. لذا نیاز به جایگزینی مناسب برای کولرهای گازی احساس میگردد. به همین منظور در این تحقیق کولر تبخیری دو مرحلهای مستقیم طراحی و ساخته شد، که متناسب با شرایط آب و هوایی مناطق گرم و خشک میباشد. آزمایشها در شهر مهران (از توابع استان ایلام)، در دماها و ساعات مختلف شبانه روز انجام شد، بدین منظور دما و رطوبت نسبی هوای محیط و خروجی کولر اندازه گیری شد. کمترین و بیشترین اختلاف دمای هوای ورودی و خروجی کولر دو مرحلهای به ترتیب در دمای محیط ۲۵ و ۵۰ درجه و به میزان ۹/۵ و ۲۴/۵ درجه سانتیگراد بود. نتایج بدست آمده در مقایسه با کولر مرسوم مشابه نشان داد که در دماهای مختلف، کولر دو مرحلهای دارای خنک کنندگی بیشتری بوده، در مناطق گرمسیری مشابه محل آزمایش و در ماههای گرم سال میتواند شرایط دمای آسایش را تامین نماید.

واژههای کلیدی: کولر تبخیری، انرژی، رطوبت نسبی، دمای آسایش.

مقدمه
انرژی الکتریکی به عنوان یک ابزار ضروری برای توسعه زندگی فردی و اجتماعی همواره مطرح بوده و استفاده مناسب از آن علاوه بر کاهش سهم هزینههای انرژی مشترکین خانگی، تجاری و عمومی، موجب حفظ منابع انرژی تجدید ناپذیر برای نسلهای آینده میگردد. از دههی ۱۹۸۰ کشورهای مختلف شروع به برنامهریزی و سیاستگذاری برای ارتقای کارایی لوازم خانگی کردند و دستاوردهای قابل توجهی نیز بدست آوردند.( (۹ بر اساس اطلاعات مندرج در تراز نامه انرژی، بخش ساختمان (مشترکین بخش مسکونی، تجاری و عمومی) در حدود ۳۵ درصد انرژی کل کشور و ۵۰ درصد کل مصرف برق را به خود اختصاص داده اند و رشد مصرف آنها به طور متوسط به ۸ درصد می رسد .(۱) در این میان تجهیزات سرمایشی نقش عمدهای را در مصرف انرژی الکتریکی این مشترکین خصوصا در ساعات پیک مصرف ایفا میکنند و متعادل نمودن مصرف انرژی الکتریکی و کند نمودن رشد آن برای توسعه اقتصادی کشور ضروری میباشد. استفاده از کولرهای آبی به جای سیستمهای تبرید تراکمی که دارای مصرف انرژی الکتریکی بسیار بالایی هستند یکی از روشهای کاهش مصرف برق در مناطق خشک و نیمه خشک میباشد. ولی سیستم های تبخیری مرسوم به علت عدم سرمایش مناسب، عدم تامین هوا مطابق شرایط آسایش، مصرف کنندگان را بسوی استفاده از سیستمهای دیگر متمایل میکند. امروزه فراهم نمودن شرایط آسایش و تهویه مناسب محل زندگی و کار یکی از فاکتورهای مهمی است که مد نظر مهندسان و سازندگان ابزارها و لوازم تهویهای میباشد. شرایط آسایش برای مکانهای مختلف بسته به نوع کارایی آنها متفاوت میباشد. به طور مثال این شرایط در یک اتاق اداری با یک اتاق خواب متفاوت خواهد بود، اما این شرایط آسایش با سه مشخصهی دمای خشک، رطوبت نسبی هوا، سرعت جریان هوا برآورد میگردد. در سالهای اخیر تحقیقات فراوانی در مورد سیستمهای خنک کننده تبخیری جهت بهبود کارکرد آنها صورت گرفته است، این امر نشان دهندهی اهمیت این سیستمها از نظر مصرف انرژی میباشد. جواهر زاده همکاران عملکرد کولر تبخیری غیر مستقیم را در شرایط آب و هوایی کشور مورد بررسی قرار دادند. تایج بدست آمده از مدل با نتایج تجربی مستخرج از دیگران مقایسه شده و خطایی در حدود ۲۰% نشان داد. در نهایت توانایی استفاده از کولر تبخیری غیر مستقیم در کاهش دما و فراهم کردن شرایط آسایش برای چند شهر نمونه در ایران مطالعه شده است .(۳) حاتمی و همکاران تاثیر به کارگیری سیستمهای سرمایشی دو مرحلهای تبخیری بر پیک بار سالیانه را مورد بررسی قرار دادند. نتایج بدست آمده نشان داد که بازده انرژی کولرهای آبی دو مرحلهای بین ۳۱ تا ۴۰ میباشد که نسبت به کولرهای آبی متداول در کشور(دارای نسبت بازده انرژی ۲۰ تا (۳۰ و کولرهای گازی (دارای نسبت بازده انرژی ۲ تا ۳ درصد) بالاتر بوده و شرایط هوای خروجی آن نیز مطلوبتر می باشد(.(۲ ولایتی و همکاران اثر تابش نور آفتاب را بر مصرف آب کولرهای آبی مورد بررسی قرار دادند، نتایج بدست آمده نشان داد که قرار دادن سایبان بر روی کولر، مصرف آب را تا ۱۱ درصد کاهش داده است(.(۷ نصیری مقدم و همکاران، راهکارها و منافع ارتقای بازدهی انرژی در کولر آبی را مورد مطالعه قرار دادند. نتایج بدست آمده نشان داد که با توجه به فناوری موجود امکان عملی جهت ارتقای بهره وری انرژی در کولر آبی وجود دارد منافع این کار به مراتب بیش از هزینههای آن است(.(۵ فرزاد در سال ۱۳۸۲ اثر دمای آب خنک کننده بر میزان سرمایش افزایش بازده کولرهای آبی را مورد بررسی قرار داد. نتایج نشان داد که بر خلاف تصور کاهش دمای آب خنک کننده تاثیر محسوسی روی سرمایش بیشتر ندارد، ولی با تمهیداتی میتوان مصرف آب را کاهش داد .( ۵)
مطالعات مختلف نشان داده که اغلب افراد در ناحیه دمایی در حدود ۱۸ تا ۲۵ درجه سلسیوس (محدوده آسایش) احساس راحتی میکنند که محدودهای نسبتا کوچک است. در صورتی که دمای محیط کمتر از این محدوده باشد نیاز به تاسیسات گرمایشی، و در صورتی که دمای محیط بیش از این مقدار باشد به تاسیسات سرمایشی نیاز است. بسته به آب و هوای هر منطقه، تاسیسات سرمایشی مختلف و متفاوتی مورد استفاده قرار میگیرد. در حالی که در مناطق معتدل و نسبتا گرم و خشک، بیشتر از کولرهای آبی استفاده میگردد، در مناطق گرم و مرطوب و ساحلی کولرهای آبی عملا کارایی نخواهند داشت و بیشتر از کولرهای گازی استفاده میشود. در مناطق بسیار گرم و خشک دمای بیشینه در تابستان حتی تا بیش ۵۰ درجه سلسیوس بالا میرود، کولرهای آبی موجود در این شرایط به سختی میتوانند دما را به حدود ۳۰ درجه سلسیوس برسانند که خارج از محدوده آسایش است. لذا در این مناطق استفاده از کولرهای گازی ضرورت پیدا میکند. این کولرها گرچه شرایط دمایی مناسبی را فراهم میآورند ولی بسیار پر مصرف و انرژی بر هستند. با توجه به موارد فوق، و توجه به اصلاح الگوی مصرف انرژی در زمینه تجهیزات خنک کننده، کولر تبخیری دو مرحلهای ساخته شد که میتواند دمای هوا را در محدودهی آسایش تامین کند، و با توجه مصرف انرژی بسیار کم میتواند جایگزین مناسبی برای کولرهای گازی در مناطق بسیار گرم و خشک باشد.

مواد و روشها
در یک سیستم سرمایش تبخیری، گرمای تبخیر باعث اخذ حرارت از یک شی و خنک شدن آن میگردد. ساده ترین مثال در این زمینه فرآیند تعرق بدن انسان میباشد که در آن بدن به منظور خنک کردن خود شروع به عرق کردن میکند. مقدار حرارت انتقالی به نرخ تبخیر، رطوبت نسبی هوا و دمای هوا بستگی دارد. به همین دلیل است که انسان در هوای داغ و مرطوب بیشتر عرق می کند.
کولرهای آبی در واقع سیستم های سرمایشی تبخیری۱ هستند و در مناطق خشک که الزامات تهویه هوای خارج بالایی دارند دارند مناسب هستند. به دلیل عدم استفاده از کمپرسور، هزینههای انرژی سیستمهای سرمایشی تبخیری بسیار کم و تنها مربوط به فن و پمپ است، که در مقایسه با کمپرسور در کولرهای گازی مصرف انرژی بسیار پایینی محسوب میشود.
سیستمهای سرمایش تبخیری در دو نوع مستقیم و با واسطه طراحی و ساخته میشوند. در سیستمهای سرمایشی تبخیری مستقیم، آب مستقیما در مسیر جریان هوا پاشیده میشود. در سیستم سرمایشی تبخیری با واسطه برای افزایش سطح انتقال حرارت بین آب و هوا نیز از یک محیط واسطه استفاده میگردد. معمولا لایهای از چوب رشته رشته شده ( پوشال) تحت عنوان واسطه در مقابل جریان هوای عبوری قرار میگیرد. این لایه بصورت مداوم مرطوب نگه داشته میشود، و آب موجود بر روی پوشال در تماس مستقیم با هوای ورودی قرار گرفته، تبخیر شده و گرمای نهان تبخیر خود را از هوای عبوری دریافت میکند . به این ترتیب دمای هوای خروجی از سیستم کاهش مییابد. در کولرهای آبی موجود معمولا در سه وجه از ساختار مکعبی شکل کولر امکان تماس هوای ورودی با پوشال وجود دارد. به همین دلیل معمولا در بهترین حالت و وجود پوشال مرغوب و قرارگیری مناسب و مرطوب بودن کامل آن، در حدود ۶۰ درصد از ظرفیت سرمایشی آب استفاده میشود(شکل .(۱ دلیل این امر آن است که سطح تماس هوا با آب موجود بر روی پوشالها محدود است و فرصت کافی برای انتقال حرارت و خنک شدن کامل هوا وجود ندارد. در کولر آبی دو مرحلهای ساخته شده این ضعف برطرف گردید . به این صورت که بر خلاف کولرهای موجود که از یک بدنه مکعبی استفاده میشود، از دو بدنه مکعبی با اندازههای متفاوت استفاده گردید. بدنهی کوچکتر بدنه اصلی کولر است، و الکترو موتور، پروانهی دمنده، پمپهای آب، مدار برقی، خازن، شیر شناور، پوشالها و سایر متعلقات قرار گرفته در آن . بدنه بزرگتر محاط بر بدنه اصلی است، و دارای مخزن آب و محلهای قرارگیری یک سری دیگر پوشال هاست. با توجه به بزرگتر بودن اندازه پوشالهای بدنه بزرگتر و نیز پوشالهای بدنهی داخلی با هم سطح پوشال در تماس با هوا بیش از ۲/۵۵ برابر افزایش یافت. افزایش سطح تماس هوا با آب باعث گردید که کارایی کولر بسیار افزایش یابد، به نحوی که اختلاف دمای هوای خروجی نسبت به ورودی که در کولرهای مرسوم در حدود ۷ تا ۱۶ درجه سانتیگراد است، به حدود ۱۰ تا ۲۵ درجه افزایش یابد. در منطقهی مهران (محل انجام آزمایشات) که تابستانی بسیار گرم و خشک دارد، این کولر میتواند در تابستان که دمای هوای محیط تا حدود ۵۰ درجه سلسیوس بالا میرود، دمای خروجی حدود ۲۵ درجه سلسیوس را تامین کند. برای این کولر از دو پمپ آب مجزا با کلیدهای جداگانه استفاده گردید، تا این قابلیت وجود داشته باشد که در صورت لزوم و یا پایین آمدن زیاد دما هر کدام از آنها یا هر دوی آنها خاموش شوند. بطور کلی برخی از مهمترین مزیتهای دستگاه ساخته شده به شرح زیر است:
-۱ امکان کاهش دما در دامنهای وسیع در مناطق بسیار گرم و خشک. ( به عنوان نمونه کاهش دمای ۴۷ درجه سلسیوس به محدوده آسایش و حدود ۲۲ درجه ).
-۲ مصرف انرژی بسیار کمتر در مقایسه با کولرهای گازی.
-۳ امکان استفاده به جای کولرهای گازی در مناطق بسیار گرم و خشک.
-۴ افزایش ۲/۵۵ برابری سطوح خنک کننده تنها با حدود ۱۷ درصد افزایش در ابعاد نهایی کولر. -۵ هزینه کم ساخت در قیاس با عملکرد بدست آمده.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 10700 تومان در 9 صفحه
107,000 ریال – خرید و دانلود
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