تحلیل ترمودینامیکی دو سیستم تبرید تراکمی با کاربری در سردخانه‌های دومنظوره با مبردهای دوستدار محیط زیست در اقلیم های مختلف

یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی

دوره 1، شماره 1، خرداد 1400، صفحه 53-73   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سید علیرضا زرآبادی؛ مصطفی مافی^*

دانشگاه بین المللی امام خمینی

چکیده

تحقیق حاضر به بررسی و تحلیل ترمودینامیکی دو سیستم تبرید تراکمی دو منظوره شامل سیستم تک کمپرسوری با دو اواپراتور و سیستم دو کمپرسوری(آبشاری) با کاربری در سردخانه ها با هدف تامین دو محدوده دمایی بالای صفر و زیر صفر می‌پردازد. هدف از این پژوهش بررسی میزان انرژی مصرفی سالانه سیستم‌های دومنظوره برودتی با مبردهای دوستدار محیط زیست و همچنین بررسی پارامتر های موثر بر راندمان این سیستم ها می‌باشد. بررسی‌ها نشان داد که سیستم آبشاری کارایی بالاتری داشته و بهترین مبرد از نظر عملکرد در آن R290 می‌باشد. همچنین مشخص گردید در سیستم تک کمپرسوری تنها مبرد R134a قابل اجراست و بقیه مبرد ها در اواپراتور فشاری زیر فشار اتمسفر ایجاد میکنند. همچنین این سیستم تنها در اقلیم گرم و مرطوب برای تمامی فصول سال قابل اجراست در حالی که سیستم آبشاری در تمامی فصول سال و در تمامی اقلیم ها قابل اجرا می‌باشد. مقایسه این دو سیستم نشان می دهد که با فرض ثابت بودن ظرفیت بار کل سردخانه افزایش بار برودتی در محدود دماپایین منجر به افزایش مصرف انرژی در سیستم آبشاری می‌گردد. همچنین مشخص شد در اقلیم گرم و مرطوب در حالت توزیع مساوی بار برودتی بین دو محدوده دمایی، میزان مصرف سالانه انرژی در سیستم آبشاری 7درصد کمتر از سیستم تک کمپرسوری است.

کلیدواژه‌ها

سیستم های برودتی دومنظوره؛ مبردها دوستدار محیط زیست؛ مصرف سالانه انرژی

مراجع

1. Lloret Font, E. (2017). Analysis and optimization of energy usage in Supermarkets (Master's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).

2.  Arias, J. (2005). Energy usage in supermarkets-modelling and field measurements (Doctoral dissertation, KTH).

3.    Dincer, I., Kanoglu, M. (2010). Refrigeration systems and applications, Vol. 2, New York: Wiley.

4.    Dakkama, H. J., Elsayed, A., Al-Dadah, R. K., Mahmoud, S. M., Youssef, P., (2015), Investigation of CascadingAdsorption Refrigeration System with Integrated Evaporator-Condenser Heat Exchanger Using Different Working,Pairs, 75, pp 1469-1501.

5.   Dubey, A. M., Kumar, S., Das Agrawal, G., (2014), Thermodynamic analysis of a transcritical CO2/propylene (R744-R1270) cascade system for cooling and heating applications, Energy Convers. Manag., 86, pp 774-783 .

6. Jain, V., Kachhwaha, S. S., Sachdeva, G., (2013), Thermodynamic performance analysis of a vapor compression-absorption cascaded refrigeration system, Energy‌‌ Convers. Manag., 75, pp 685-700.

7.   Ally, M. R., Sharma, V., Nawaz, K., (2019), Options for low-global-warming-potential and natural refrigerants part I: Constrains of the shape of the P–T and T–S saturation phase boundaries, Int. J. Refrig., 106, pp 144-152 .

8.    Ge, Y. T., Tassou, S. A., (2011), Thermodynamic analysis of transcritical CO2 booster refrigeration systems in supermarket, Energy Convers. Manag., 52(4), pp 1868-1875.

9.   Nawaz,  K., Ally, M. R., (2019), Options for low-global-warming-potential and natural refrigerants Part 2: Performance of refrigerants and systemic irreversibilities, Int. J. Refrig., 106, pp 213-224.

10. Two-stage compression refrigeration system with parallel compression and solar absorption partial cascade refrigeration system,” Energy Convers. Manag., 204, 112278 .

11.  Schulz, M., Kourkoulas, D., (2014), Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases and repealing Regulation (EC) No 842/2006,” Off. J. Eur. Union.

12.  Heath, E. A., (2017), Amendment to the Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer (Kigali Amendment),”Int.Leg.Mater., 56(1), pp 193-205.

13.  Raabe, G., (2019), Molecular simulation studies on refrigerants past – present – future,  Fluid Phase Equilib., 485, pp 190-198.

14.  Wang, H.,  Lei, Z.,  Zhang, X., Zhou, B., Peng, J., (2019), A review of deep learning for renewable energy forecasting,” Energy Conversion and Management., 198, 111799.

15.  Qyyum, M. A., Chaniago, Y. D., Ali, W., Qadeer, K., Lee, M., (2019), Coal to clean energy: Energy-efficient single-loop mixed-refrigerant-based schemes for the liquefaction of synthetic natural gas,” J. Clean. Prod., 211, pp 574-589.

16.  Chen, Y., He, L., Guan, Y., Lu, H., Li, J., (2017), Life cycle assessment of greenhouse gas emissions and water-energy optimization for shale gas supply chain planning based on multi-level approach: Case study in Barnett, Marcellus, Fayetteville, and Haynesville shales, Energy Convers. Manag., 134, pp 382-398.

17.  Lian, J., Zhang, Y., Ma, C., Yang, Y., Chaima, E., (2019), A review on recent sizing methodologies of hybrid renewable energy systems,” Energy Conversion and Management., 199, 112027.

18.  Megdouli, K., Ejemni, N., Nahdi, E., Mhimid, A., Kairouani, L., (2017), Thermodynamic analysis of a novel ejector expansion transcritical CO2/N2O cascade refrigeration (NEETCR) system for cooling applications at low temperatures,” Energy, 128, pp 586–600.

19.  Ebrahimi, A. N., Rahimian, F. P., Loron, M. S., (2013), Impacts of Climate on Genesis of Vernacular Architecture of Different Parts of Iran: Case Study of Cold and Dry Azerbaijan--Iran,” ALAM CIPTA, Int. J. Sustain. Trop. Des. Res. Pract., 6(1), pp. 69–82.

20.  Industrial Gases. https://www.linde-gas.com/en/.

21. Messineo,  A., Panno, D., (2012), Performance evaluation of cascade refrigeration systems using different refrigerants,” Int. J. Air-Conditioning Refrig., 20(03), 1250010.

22. Sun, Z., Liang, Y., Liu, S., Ji, W., Zang, R., Liang, R., Guo, Z., (2016), Comparative analysis of thermodynamic performance of a cascade refrigeration system for refrigerant couples R41/R404A and R23/R404A. Applied Energy, 184, pp 19-25.