پژوهش های انجام شده در رابطه با بهینه سازی ترمواکونومیک سیستم های جذبی خورشیدی- فایل ۸۴ |
(۷-۱۲)
جایی که COP1 ضریب کارایی بدون مبدل حرارتی است () و COP2 ضریب کارایی بامبدل حرارتی است().
تعادل انرژی برای مبدل حرارتی محلول به این صورت است:
(۷-۱۳)
(۷-۱۴)
آنتالپی محلول غلیظ در دمای است. بیشترین افت دمای محلول غلیظ زمانی که دمای آن تا حد کاهش مییابد، رخ میدهد.
برای معتبر ساختن مدل ارائه شده، نتایج شبیه سازی با داده های عددی در دسترس مورد مقایسه قرار گرفت. مقدار اختلاف نسبی COP با دمای ژنراتور در شکل ۷-۱ داده شده است. در این شبیه سازی این مقادیر مورد استفاده قرار گرفته شده است: ، ،
، .دراینجا، همانطور که انتظار میرود، مقدار COP با افزایش دمای ژنراتور می تواند افزایش یابد. برای ساده سازی مدل سازی سیستم، تعدادی فرضیه به صورت زیر در نظر گرفته شده است:(۱)سیستم تحت شرایط حالت – ثابت(Steady-State) شبیه سازی شده است، (۲) افت فشار در طی جریان سیال عامل و گرفتن و یا از دست دادن حرارت قابل چشم پوشی است، (۳) در کندانسور، مبرد به صورت یک مایع اشباع متراکم می شود، در حالی که در اواپراتور، مبرد به صورت یک بخار اشباع تبخیر می شود، (۴) محلولهایی که ژنراتور و جاذب را ترک می کنند و در دما و غلظت یکسانی با زمانی که داخل ژنراتور و جاذب بودند، قرار دارند، و همچنین در تعادل ترمودینامیکی هستند.
شکل ۷-۱مقایسه مقادیر COP و CR (= ، = ، )
۷-۱-۱ اثر تغییرات دما ها و فشار های نقاط مختلف سیکل بر عملکرد آن
اثر دمای ژنراتور، تبخیرکننده، کندانسور، جاذب بر روی بارهای حرارتی اجزاء در شکلهای ۳-۶تا ۳-۱۳ نشان داده شده است. در این محاسبات این فرضیات صورت گرفته است: = ، = ، = ، .همانطور که در شکل ۷-۲ میتوان دید، زمانی که دمای ژنراتور افزایش مییابد، بار حرارتی ژنراتور و جاذب (و) کاهش مییابد. اگر دمای ژنراتور بالاتر رود، غلظت محلول خارج شده از ژنراتور افزایش یافته و بنابراین CR کاهش مییابد که در روابط ۷-۳ تا ۷-۷ قابل مشاهده است. افزایش دمای ژنراتور با افزایش دمای آب گرم کننده ورودی به آن() حاصل خواهد شد .
شکل ۷-۲تغییرات بارهای حرارتی با دمای ژنراتور(= ، = ،
، ، =)
همچنین دمای محلول رقیق وبدنبال آن، آنتالپی () به وسیله محلول غلیظ در SHX افزایش یافته است. از روی رابطه۷-۳ بار حرارتی ژنراتور، با کاهش CRو افزایش، کاهش مییابد. آنتالپی بخار آبسوپرهیت () خروجی از ژنراتور با افزایش دمای ژنراتور افزایش مییابد. به تبع آن بار حرارتی کندانسور () نیز افزایش مییابد. بار حرارتی اواپراتور با دمای ژنراتور تغییر نمیکند
دمای اواپراتور به فشار پایین سیستم اثر می گذارد. اگر دمای اواپراتور افزایش یابد، غلظت محلول رقیق و CR کاهش مییابد. این افزایش دما با افزایش دمای آب خنک کننده ورودی به آن() تأمین می شود. از روی رابطه ۷-۴این تغییر باعث کاهش بار حرارتی جاذب می شود. از سوی دیگر، از روی رابطه ۷-۳ کاهش CR بار حرارتی ژنراتور را کاهش میدهد(شکل۷-۳). با افزایش کوچکی در آنتالپی خروجی اواپراتور() مقدار اندکی افزایش در بار حرارتی اواپراتور ایجاد می کند. بار حرارتی کندانسور در این حالت ثابت باقی میماند.
شکل۷-۳ تغییرات بار حرارتی با دمای تبخیرکنننده (، = ،
، ، =)
زمانی که دمای کندانسور کاهش مییابد، فشار بالای سیستم افزایش و غلظت محلول غلیظ کاهش مییابد. این افزایش دما توسط افزایش دمای آب ورودی از برج خنک کن به کندانسور() تأمین خواهد شد. با کاهش غلظت محلول غلیظ، CR افزایش مییابد، و در این مورد، بار حرارتی ژنراتور و جاذب افزایش پیدا می کند(شکل۷-۴). آنتالپی مایع اشباع() خروجی از کندانسور با افزایش دمای کندانسور، افزایش مییابد. بنابراین موجب مقدار کمی کاهش در بار حرارتی کندانسور و اواپراتور می شود. با افزایش دمای جاذب، غلظت محلول رقیق به غلظت محلول غلیظ نزدیک شده و CR افزایش مییابد. در نتیجه از روی روابط۷-۳و ۷-۴ بار حرارتی ژنراتوروجاذب افزایش مییابد(شکل ۷-۵). هرچند، بار حرارتی کندانسور و اواپراتور تحت تأثیر دمای جاذب قرار ندارند و در این حالت ثابت باقی میمانند.
شکل ۷-۴تغییرات بارهای حرارتی با دمای کندانسور (= ، ،
، = )
شکل۷-۵ تغییرات بارهای حرارتی با دمای جاذب (= ، = ، ، =)
تغییرات ضریب کارایی(COP وCOPc )و نسبت راندمان () با دمای کارکرد در شکلهای ۷-۶ تا ۷-۹ آمده است. مقادیر بالای COP وCOPc در دماهای بالای ژنراتور و تبخیرکننده حاصل می شود(شکل های ۷-۶ و ۷-۹). همانطور که در رابطه ۷-۱۰ مشاهده می شود، کارایی سیکل کارنو با افزایش دمای ژنراتور و تبخیرکننده بهبود مییابد. تا زمانی که افزایش COPcاز COP سریعتر است، مقدار () رفته رفته کاهش مییابد. در شکلهای ۷-۷ و ۷-۸ مشاهده می شود که مقادیر COP وCOPc با افزایش دمای کندانسور و جاذب کاهش مییابند.
شکل۷-۶ تغییرات پارامترهای کارایی با دمای ژنراتور کننده (= ، = ،
، ، =)
شکل۷-۷تغییرات پارامترهای کارایی با دمای تبخیرکننده( = ،
، =)
زمانی که دمای کندانسور و جاذب افزایش مییابد، بار حرارتی ژنراتور افزایش یافته و کارایی سیستم بدتر می شود. در حالی که مقدار () در بازه دمای کندانسور و جاذب بین ۳۰ درجه سانتیگراد و ۴۲ درجه سانتیگراد افزایش مییابد، در دمای بیش از ۴۲ درجه به دلیل کاهش نسبی سریع COP، کاهش مییابد.
۷-۱-۲ اثر مبدل بازیاب حرارتی محلول در کارکرد سیکل
اثر مبدل حرارتی محلول بر روی دمای سیال، کارایی سیستم و بارهای حرارتی اجزاء در اشکال ۷-۸ تا ۷-۱۳ داده شده است.
فرم در حال بارگذاری ...
[یکشنبه 1400-08-02] [ 10:29:00 ق.ظ ]
|