امکان‌سنجی استفاده از مبدل بازیاب حرارت در سیکل تبرید تراکمی بخار با آنالیز ترمودینامیکی، انتقال حرارت و اقتصادی

نویسندگان

دانشگاه شهرکرد

چکیده

معمولاً در سیکل‌های تبرید تراکمی از مبدل حرارتی مایع مکش بعد از کندانسور و قبل از شیر انبساط استفاده می‌شود. در این پژوهش با استفاده از مبدل بازیاب حرارتی بعد از کمپرسور و قبل از کندانسور، سعی در بررسی تأثیر استفاده از مبدل حرارتی در این روش شده است. بدین منظور، سیکل تبرید تراکمی بخار با مبدل حرارتی مایع مکش و مبدل بازیاب حرارتی و با استفاده از مبردهای تترافلوئورواتان، تترافلوئوروپروپیلن-3،3،3،1 تترافلوئوروپروپیلن-3،3،3،2 و مبرد ایزوتروپ پنتافلوئورواتان/تری‌فلوئورواتان، از لحاظ ترمودینامیکی، انتقال حرارت و اقتصادی تحلیل شده است. سیکل تبرید تراکمی شبیه‌سازی‌شده دارای ظرفیت پایین است و مبدل‌های حرارتی کندانسور و اواپراتور مانند سیکل تبرید یخچال‌های خانگی از نوع هوا خنک با جابه‌جایی طبیعی هوا در نظر گرفته شده است. نتایج نشان دادند که با استفاده از مبدل بازیاب حرارت در سیکل تبرید تراکمی، کاهش محسوسی در سطوح کل مورد نیاز مبدل‌های حرارتی موجود در سیکل برای انتقال حرارت و همچنین کاهش در هزینۀ کل سیکل تبرید رخ می دهد. همچنین مبرد تترافلوئوروپروپیلن-3،3،3،2 دارای بیشترین کاهش در مساحت کل مورد نیاز مبدل‌های حرارتی و هزینۀ کل سیستم است و برای استفاده در سیکل‌های تبرید تراکمی به‌جای مبرد تترافلوئورواتان توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


[1] هاشمی، سید عبدالمهدی، حسن‌زاده نجاری، امیرحسین، طباطبایی، سید محمد، «طراحی‌، ساخت و تحلیل یک پمپ حرارتی زمین گرمایی»، نشریۀ مهندسی و مدیریت انرژی، دورۀ 7، شمارۀ 1، 48ـ59، 1396. [2] ناصر علوی، سید رضا، آتشکاری، کاظم، امیر علیپور، مجید، کوهی کمالی، رامین، «شبیه‌سازی و بهینه‌سازی اگزرژی-اقتصادی یک سیستم تولید سه‌گانه»، نشریۀ مهندسی و مدیریت انرژی، دورۀ 8، شمارۀ 1، 1397. [3] Selbas, R., Kizilkan, O., Sensan, A., "Thermoeconomic Optimization of Subcooled and Superheated Vapor Compression Refrigeration Cycle", Energy, Vol. 31, No. 12, pp. 2108-2128, 2006. [4] Yang, M. H., Yeh, R. H., "Performance and Exergy Destruction Analyses of Optimal Subcooling for Vapor-Compression Refrigeration Systems", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 87, pp. 1-10, 2015. [5] Hermes, Ch. J. L., "Refrigerant Charge Reduction in Vapor Compression Refrigeration Cycles via Liquid-to-suction Heat Exchange", International Journal of Refrigeration, Vol. 52, pp. 93-99, 2015. [6] He, J., Wu, Y., Chen, X., Lu, Y., Ma, Ch., Du, Ch., Liu, G., Ma, R., "Experimental Study of a Miniature Vapor Compression Refrigeration System with Two Heat Sink Evaporators Connected in Series or in Parallel", International Journal of Refrigeration, Vol. 49, pp. 28-35, 2015. [7] Lee, D., Seong, K. J., Lee, J., "Performance Investigation of Vapor and Liquid Injection on a Refrigeration System Operating at High Compression Ratio", International Journal of Refrigeration, Vol. 53, pp. 115-125, 2015. [8] She, X., Yin, Y., Zhang, X., "A Proposed Subcooling Method for Vapor Compression Refrigeration Cycle Based on Expansion Power Recovery", International Journal of Refrigeration, Vol. 43, pp. 50-61, 2014. [9] Bilir Sag, N., Ersoy, H. K., Hepbasli, A., Halkaci, H. S., "Energetic and Exergetic Comparison of Basic and Ejector Expander Refrigeration Systems Operating Under the Same External Conditions and Cooling Capacities", Energy Conversion and Management, Vol. 90, pp. 184-194, 2015. [10] Molés, F., Navarro-Esbrí, J., Peris, B., Mota-Babiloni, A., Barragán-Cervera, Á., "Theoretical Energy Performance Evaluation of Different Single Stage Vapour Compression Refrigeration Configurations using R1234yf and R1234ze(E) as Working Fluids", International Journal of Refrigeration, Vol. 44, pp. 141-150, 2014. [11] Yataganbaba, A., Kilicarslan, A., Kurtbas, I., "Exergy Analysis of R1234yf and R1234ze as R134a Replacements in a Two Evaporator Vapour Compression Refrigeration System", International Journal of Refrigeration, Vol. 60, pp. 26-37, 2015. [12] Dincer, I., Rosen, M. A., "Exergy, Energy, Environment and Sustainable Development", pp. 23-30, Elsevier, 2007. [13] Kotas, T. J., "The Exergy Method of Thermal Plant Analysis", pp. 64-65, Florida: Krieger Publishing Company, 1995. [14] Dincer, I., Konoglu, M., "Refrigeration Systems and Application", pp. 161-166, United Kingdom: Wiley, 2010. [15] Yan, G., Chen, J., Yu, J., "Energy and Exergy Analysis of a New Ejector Enhanced Auto-cascade Refrigeration Cycle", Energy Conversion and Management, Vol. 105, pp. 509-517, 2015. [16] Shah, R. K., Sekulic, D. P., "Fundamentals of Heat Exchanger Design", pp. 186-206, Canada: Wiley, 2003. [17] Florides, G., Kalogirou, S., Tassou, S., Wrobel, L., "Design and Construction of a LiBr-water Aabsorption Machine", Energy Conversion and Management, Vol. 44, pp. 2483-2508, 2003. [18] Kian, H., Sedaghat, A., "Multi-Criteria Optimization of a Solar Cooling System Assisted Ground Source Heat Pump system", Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 1, pp. 51-62, 2016. (in Persian) [19]Hanifi, K., Javaherdeh, K., Yari, M., "Exergy, Exergoeconomic Analysis and Optimization of Cogeneration Cycle under Solar Radiation Dynamic Model by using Genetic Algorithm", Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 5, pp. 205-216, 2015. (in Persian) [20] Valero, A., "CGAM problem: Definition and Conventional Soloution", Energy, Vol. 19, No. 3, pp. 268-279, 1994. [21] Mosaffa, A. H., Garousi, L., "Exergoeconomic and Environmental Analyses of an Air Conditioning System using Thermal Energy Storage", Applied Energy, Vol. 162, pp. 515-526, 2016. [22] Vaibhav, J., Gulshan, S., Surendra, S. K., "Energy, Exergy, Economic and Environmental (4E) Enalyses based Comparative Performance Study and Optimization of Vapor Compression-absorption Integrated Refrigeration System", Energy, Vol. 91, pp. 816-832, 2015. [23] Vaibhav, J., Gulshan, S., Surendra, S. K., Bhavesh, P., "Thermoeconomic and Environmental Analyses based Multi-objective Optimization of Vapor Compression–Absorption Cascaded Refrigeration System using NSGA-II Technique", Energy Conversion and Management, Vol. 113, pp. 230-242, 2016. [24] Sadeghi, M., Mahmoudi, S. M. S., Khoshbakhti Saray, R., "Exergoeconomic Analysis and Multi-objective Optimization of an Ejector Refrigeration Cycle Powered by an Internal Combustion (HCCI) Engine", Energy Conversion and Management, Vol. 96, pp. 403-417, 2015. [25] Sanaye, S., Malekmohammadi, H., "Thermal and Economical Optimization of Air Conditioning Units with Vapor Compression Refrigeration System", Applied Thermal Engineering, Vol. 24, pp. 1807-1825, 2004.