تحلیل انرژی و اگزرژی یک چیلر تراکمی و جذبی کوپل شده با انرژی خورشیدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، پژوهشکده علوم و فناوری‌های هوایی، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد الکترونیکی، تهران، ایران

3 دانشیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در مقاله حاضر عملکرد یک سیکل چیلر جذبی هوا خنک آب-آمونیاک با استفاده از یک منبع گرم دما پایین انرژی حرارتی خورشیدی مطابق با شرایط آب و هوایی تهران در شرایط کاری مختلف به ازای سرمایش 10 کیلووات مورد ارزیابی قرار گرفته است. آنالیز انرژی و اگزرژی یک چیلر جذبی با کد کامپیوتری نوشته شده در نرم افزارEES  اجرا شده است. آنالیز اگزرژی نشان داد که 71درصد اتلاف اگزرژی در سیستم مربوط به ژنراتور و 24درصد مربوط به جاذب است. نتایج نشان داد که با افزایش دمای ژنراتور تا یک دمای خاص ضریب عملکرد افزایش یافته است. دمای ژنراتور 70درجه سلسیوس در دماهای جاذب پایین عملکرد بهتری نسبت به سایر دمای ژنراتورها دارد. ضریب عملکرد برگشت‌پذیر با تغییرات دمای ژنراتور به شکل خطی رابطه دارد و با افزایش دمای ژنراتور افزایش می‌یابد. با افزایش دمای ژنراتور تا حدود 70درجه سلسیوس، راندمان اگزرژی افزایش می‌یابد و پس از آن با افزایش دما راندمان اگزرژی افت پیدا می‌کند. با کاهش دمای ژنراتور نسبت گردش محلول افزایش می‌یابد و در دماهای کمتر از 70درجه سلسیوس این افزایش به شکل تصاعدی و خیلی نامطلوب دیده می‌شود به حدی که عملا استفاده از سیکل را در دمای کمتر از 70درجه سلسیوس غیر ممکن می‌سازد. با سایر اثرات منفی که در دماهای بالاتر از 80درجه سلسیوس برای کاهش راندمان اگزرژی دیده می‌شود، برای سیستم سرمایش جذبی ارائه شده، دمای ژنراتور بین 70 و 80 درجه سلسیوس مناسب به نظر می‌رسد که این گرما توسط دماهای کمتر از 90درجه سلسیوس توسط کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت قابل تامین است.  

کلیدواژه‌ها


[1]   P. N. Cheremisinoff, and T. C. Regino, Principles and applications of solar energy, 1st Edition, CRC Press, 1978.
[2]   N. Kalkan, E.A. Young, A. Celiktas, Solar thermal air conditioning technology reducing the footprint of solar thermal air conditioning, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 16, No. 8, pp.6352-6383, 2012.
[3]   B. Choudhury, P.K. Chatterjee, J.P. Sarkar, Review paper on solar-powered airconditioning through adsorption route, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 14, No. 8, pp. 2189-2195, 2010.
[4]   K. F. Fong, T.T. Chow, C.K. Lee, Z. Lin, L.S. Chan, Comparative study of different solar cooling systems for buildings in subtropical city, Solar Energy, Vol. 84, No. 2, pp. 227-244, 2010. 
[5]   H. Z. Hassan, A solar powered adsorption freezer: a case study for Egypt’s Climate, International Journal of Energy Engineering, Vol. 3, No. 1, pp. 21-29, 2013.
[6]   M. S. S. Ashhab, H. Kaylani, A. Abdallah, PV solar system feasibility study, Energy Conversion and Management, Vol. 65, pp. 777-782, 2013.
[7]   F. Jafarkazemi, E. Ahmadifard, Energetic and exergetic evaluation of flat plate solar collectors, Renewable Energy, Vol. 56, pp. 55-63, 2013.
[8]    Z. Ge, H. Wang, H. Wang, S. Zhang, X. Guan, Exergy analysis of flat plate solar collectors, Entropy, Vol. 16, No. 5, pp. 2549-2567, 2014. 
[9]   A. Fudholi, K. Sopian, M.Y. Othman, M.H. Ruslan, B. Bakhtyar, Energy analysis and improvement potential of finned double-pass solar collector, Energy Conversion and Management, Vol. 75, pp. 234-240, 2013.
[10]  N. Khasee, C. Lertsatitthanakorn, B. Bubphachot, Energy and exergy analysis of a double-pass thermoelectric solar air collector, International Jurnal of Exergy, Vol. 12, No. 1, pp. 1-10, 2013. 
[11] F. Bayrak, H.F. Oztop, A. Hepbasli, Energy and exergy analyses of porous baffles inserted solar air heaters for building applications, Energy and Buildings, Vol. 57, pp. 338-345, 2013.
[12] H. Benli, Experimentally derived efficiency and exergy analysis of a new solar air heater having different surface shapes, Renewable Energy, Vol. 50, pp. 58-67, 2013.
[13]  S. Bouadila, S. Kooli, M. Lazaar, S. Skouri, A. Farhat, Performance of a new solar air heater with packed-bed latent storage energy for nocturnal use, Applied Energy, Vol. 110, pp. 267-275, 2013.
[14] S. Bouadila, M. Lazaar, S. Skouri, S. Kooli, A. Farhat, Energy and exergy analysis of a new solar air heater with latent storage energy, International Jurnal of Hydrogen Energy, Vol. 39, No. 27, pp. 15266-15274, 2014. 
[15] A. A. Golneshan, H. Nemati, Exergy analysis of unglazed transpired solar collectors (UTCs), Solar Energy, Vol. 107, pp. 272-277, 2014.
[16] D. Bahrehmand, M. Ameri, Energy and exergy analysis of different solar air collector systems with natural convection, Renewable Energy, Vol.74, pp. 357-368, 2015.
[17] M. R. Assari, H.B. Tabrizi, I. Jafari, E. Najafpour, An energy and exergy analysis of water and air with different passage in a solar collector, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, Vol. 36, No. 7, pp. 747-754, 2014. 
[18] Z. Said, R. Saidur, N.A. Rahim, M.A. Alim, Analyses of exergy efficiency and pumping power for a conventional flat plate solar collector using SWCNTs based nanofluid, Energy and Buildings, Vol. 78, pp. 1-9, 2014. 
[19] R. Gomri, Simulation study on the performance of solar/natural gas absorption cooling chillers, Energy Conversion and Management, Vol. 65, pp. 675-681, 2013.
[20] M. Al-Ali, I. Dincer, Energetic and exergetic studies of a multigenerationalsolaregeothermal system, Applied Thermal Engineering, Vol. 71, pp. 16-23, 2014.
[21] J. Lopez-Villada, D.S. Ayou, J.C. Bruno, A. Coronas, Modelling, simulation and analysis of solar absorption power-cooling systems, International Journal of Refrigeration, Vol. 39, pp. 125-136, 2014. 
[22] Q. Y. Li, Q. Chen, X. Zhang, Performance analysis of a rooftop wind solar hybrid heat pump system for buildings, Energy and Buildings, Vol. 65, pp. 75-83, 2013. 
[23] M. Karakilcik, I. Bozkurt, I. Dincer, Dynamic exergetic performance assessment of an integrated solar pond, International Journal of Exergy, Vol. 12, pp. 70-86, 2013. 
[24] J. Aman, D.S.-K. Ting, P. Henshaw, Residential solar air conditioning: Energy and exergy analyses of an ammoniaewater absorption cooling system, Applied Thermal Engineering, Vol. 62, pp. 424-432, 2014.
[25] H. Al-Tahaineh, M. Frihat, M. Al-Rashdan, Exergy Analysis of a Single-Effect Water-Lithium Bromide Absorption Chiller Powered by Waste Energy Source for Different Cooling Capacities, Energy and Power, Vol. 3, No. 6, pp. 106-118, 2013.
[26] A. Sencan, K. A.Yakut, S.A. Kalogirou, Exergy analysis of lithium bromide/water absorption systems, Renewable Energy, Vol. 30, No. 5, pp. 645-657, 2005.
[27] F. Panahi Zadeh, N. Bozorgan, The Energy and Exergy Analysis of Single Effect Absorption Chiller, International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Vol. 4, No. 4, pp. 19-26, 2011.
[28] S. Sedigh, H. Saffari, and H. Taleshbahrami, Thermodynamic Analysis of Double Effect Absorption System along with Boiler and Cooling Tower, Journal of Environmental Science and Engineering A, Vol. 1, pp. 261-270, 2012.
[29] I. H. Aljundi, Energy and exergy analysis of a steam power plant in Jordan, Applied Thermal Engineering, Vol. 29, pp. 324-328, 2009.
[30] D. Kong, J. Liu, L. Zhang, H. He, Z. Fang, Thermodynamic and Experimental Analysis of an Ammonia-Water Absorption Chiller, Energy and Power Engineering, Vol. 2, pp. 298-305, 2010.
[31] J. Chen, J.A. Schouten, Optimum performance characteristics of an irreversible absorption refrigeration system, Energy Conversion and Management, Vol. 39, pp. 999–1007, 1998.
[32] H. T. Chua, H.K. Toh, K.C. Ng, Thermodynamic modeling of an ammonia/water absorption chiller, International Journal of Refrigeration, Vol. 25, pp. 896–906, 2002.
[33] M. Hammad, S. Habali, Design and performance study of a solar energy powered vaccine cabinet, Applied Thermal Engineering, Vol. 20, pp. 1785-1798, 2000.
[34] R. Vidal, R. Best, R. Rivero, J. Cerventas, Analysis of a combined power and refrigeration cycle by the exergy method, Energy, Vol. 31, pp. 3401-3414, 2006.
[35] L. Zhu, J. Gu, Second law-based thermodynamic analysis of ammonia/sodium thiocyanate absorption system, Renewable Energy, Vol. 35, pp. 1940-1946, 2010. 
[36] A. I. Shahata, M.M. Aboelazm, A.F. Elsafty, Energy and exergy analysis for single and parallel flow double effect water-lithium bromide vapor absorption systems, International Journal of Science and Technology, Vol. 2, pp. 85-94, 2012.
[37] Y. Cengel, M. Boles, Thermodynamics: an Engineering Approach, New York: McGraw-Hill, 2008.
[38] N. Ezzine, B. Barhoumi, M. Mejbri, K. Chemkhi, S.A. Bellagi, Solar cooling with the absorption principle: first and second law analysis of an ammoniaewater double-generator absorption chiller, desalination Strategies in South Mediterranean countries, Desalination, Vol. 168, pp. 137-144, 2004.