بررسی تجربی عملکرد کولر تبخیری غیرمستقیم جریان عمود و حل عددی جریان هوا در مبدل حرارت-جرم

نویسنده

دانشکده فنی و مهندسی،دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود

چکیده

در فصول گرم، به‌منظور ایجاد آسایش، از تجهیزات سرمایشی مختلفی استفاده می‌شود. در ایران، کولر آبی به‌دلیل سادگی مکانیزم و قیمت مناسب، استفادۀ فراوانی دارد. برای مدیریت انرژی با توجه به بروز بحران کم‌آبی و نیز افزایش رطوبت هوای سرد تولیدی این نمونه کولرها، نیاز به سیستم‌های سرمایشی دیگر با همان قیمت و کارایی بهتر احساس می‌شود. خالی بودن بازار سرمایش از محصولات سرمایش تبخیری غیرمستقیم در مقایسه با بازار برخی کشورهای پیشرو، نیاز به تحقیق و توسعۀ این نمونه کولرها را نشان می‌دهد. در این مقاله، نمونه‌ای از کولر سرمایشی تبخیری غیرمستقیم جریان عمود ساخته و عملکرد سرمایشی آن بررسی شده است. بازده حباب مرطوب و بازده نقطۀ شبنم برای شرایط آب‌وهوایی مختلف محاسبه شده است. همین ‌طور حل عددی با مقادیر تجربی مقایسه شده است. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهند که مبدل مورد آزمایش دمای ورودی ℃23 را به ℃2/19 و ℃3/42 را به ℃4/24 می‌رساند؛ به این معنی که با افزایش دمای هوای ورودی، ظرفیت سرمایشی مبدل افزایش می‌یابد. همچنین بیشترین سرمایش، برای دمای هوای ورودی ℃42 و نسبت رطوبت gr/kg 8/10 حاصل شده است. با افزایش دبی، دمای هوای خروجی  از ℃1/20 به ℃7/21 می‌رسد و حدود ℃6/1 افزایش دما اتفاق می‌افتد؛ یعنی دماهای خروجی کمتر با کم شدن دبی هوای ورودی قابل حصول است. به‌طور خلاصه، نتایج نشان می‌دهند که افزایش دما و کاهش رطوبت نسبی هوای ورودی سبب بهبود عملکرد این نمونه کولر می‌شود. همچنین افزایش دبی هوای ورودی هرچند که باعث افزایش دمای هوای خروجی می‌شود، ظرفیت سرمایش را بهبود می‌بخشد.

کلیدواژه‌ها


 [1] Maerefat, M., Ahmadi, S. and Haghighi, Poshtiri, A., "Investigation and Performance Analysis of a Hybrid Cooling System of Air Underground Channel and Direct evaporative cooler", Modares Mechanical Engineering. Vol. 15, No. 5, pp. 137-144, 2015.
]2[   امیدوار، امیر، شایانی، حامد، «نگاهی بر سیستم‌های خنک‌کنندۀ تبخیری مستقیم فعال و غیرفعال»، دو فصلنامه انرژی‌های تجدیدپذیر و نو، دورۀ 1، شمارۀ 3، صفحۀ 29ـ37، 2016.
[3] Wang, Y., Huang, X. and Li, L., "Comparative Study of the Cross-Flow Heat and Mass Exchangers For Indirect Evaporative Cooling Using Numerical Methods", Energies. Vol. 11, No. 12, pp. 3374, 2018.
[4] Pandelidis, D., Cichon, A., Pacak, A., A., Anisimov, S., M. and Drąg, P., "Performance Comparison Between Counter-and Cross-Flow Indirect Evaporative Coolers for Heat Recovery in Air Conditioning Systems in the Presence of Condensation in the Product Air Channels", International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 130, pp. 757-777, 2019.
[5] Min, Y., Chen, Y. and Yang, H., "Numerical Study on Indirect Evaporative Coolers Considering Condensation: A Thorough Comparison Between Cross Flow and Counter Flow", International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 131, pp. 472-486, 2019.
[6] Zhan, C., Duan, Z., Zhao, X., Smith, S., Jin, H. and Riffat, S., "Comparative Study of the Performance of the M-cycle Counter-Flow and Cross-Flow Heat Exchangers for Indirect Evaporative Cooling–Paving the Path Toward Sustainable Cooling of Buildings", Energy. Vol. 36, No. 12, pp. 6790-6805, 2011.
[7] Alonso, J.S.J., Rey, F. J., Gomez, E., V. and Plasencia, M., A., "Simulation Model of an Indirect Evaporative Cooler", Energy and buildings. Vol. 29, No. 1, pp. 23-27, 1998.
[8] Guo, X. and Zhao, T., "A Parametric Study of an Indirect evaporative Air Cooler", International communications in heat and mass transfer. Vol. 25, No. 2, pp. 217-226, 1998.
[9] Brooks, B.R. and Field, D.L., Indirect Evaporative Cooling Apparatus. 2003, Google Patents.
[10] Pandelidis, D., Anisimov, S., Worek, W. and Drąg, P., "Comparison of Desiccant Air Conditioning Systems with Different Indirect Evaporative Air Coolers", Energy conversion and management. Vol. 117, pp. 375-392, 2016.
[11] Comino, F., de Adana, M.R., and Peci, F., "Energy Saving Potential of a Hybrid HVAC System with a Desiccant Wheel Activated at Low Temperatures and an Indirect Evaporative Cooler in Handling Air in Buildings With High Latent Loads", Applied Thermal Engineering. Vol. 131, pp. 412-427, 2018.
]12[   خانکی، منصور، مافی، مصطفی، آجرلو، حمیدرضا، «بهبود عملکرد سیستم سرمایش تبخیری مستقیم با استفاده از مخزن آب ذخیره‌کنندۀ انرژی»، مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، دورۀ 48، شمارۀ 1، صفحۀ 159ـ167، 1397.
[13]  Zhao, X., Li, J. and Riffat, S., "Numerical Study of a Novel Counter-Flow Heat and Mass Exchanger for Dew Point Evaporative Cooling", Applied Thermal Engineering. Vol. 28, No. 14, pp. 1942-1951, 2008.
[14] Moffat, R.J., "Describing the Uncertainties in Experimental Results", Experimental thermal and fluid science. Vol. 1, No. 1, pp. 3-17, 1988.
[15]   Hasan, A., "Indirect Evaporative Cooling of Air to a Sub-Wet Bulb Temperature", Applied Thermal Engineering. Vol. 30, No. 16 pp. 2460-2468, 2010.
[16] Anisimov, S., Pandelidis, D. and Danielewicz, J., "Numerical Analysis of Selected Evaporative Exchangers With the Maisotsenko Cycle", Energy Conversion and Management. Vol. 88, pp. 426-441, 2014.
[17] Jradi, M. and Riffat, S., "Experimental and Numerical Investigation of a Dew-Point Cooling System for Thermal Comfort in Buildings", Applied Energy. Vol. 132, pp. 524-535, 2014.
[18] Caliskan, H., Hepbasli, A., Dincer, I., and Maisotsenko, V., "Thermodynamic Performance Assessment of a Novel Air Cooling Cycle: Maisotsenko Cycle", International Journal of Refrigeration. Vol. 34, No. 4, pp. 980-990, 2011.
[19] Anisimov, S. and Pandelidis, D., "Numerical Study of the Maisotsenko Cycle Heat and Mass Exchanger", International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 75, pp. 75-96, 2014.
[20] Zube, D. and Gillan, L., "Evaluating Coolerado Corportion's Heat†mass exchanger performance through experimental analysis", International Journal of Energy for a Clean Environment. Vol. 12, No.2-4, 2011.
[21] Gillan, L., "Maisotsenko Cycle for Cooling Processes", International Journal of Energy for a Clean Environment. Vol. 9, No. 1-3, 2008.