مدلسازی ترمودینامیکی و بررسی عملکرد تاثیر اکونومایزر در افزایش راندمان چیلرهای تراکمی هوا خنک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

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

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

4 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی سیستم‌های انرژی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.22034/jrenew.2026.247782
چکیده
از زمان اختراع سیستم‌های تبرید، استانداردهای زندگی انسان به سرعت افزایش یافته است. دستگاه‌های تهویه مطبوع، صرف نظر از شرایط بیرونی، آسایش مردم را فراهم کرده‌اند و یخچال‌ها کیفیت مواد غذایی انسان‌ها را به طور قابل توجهی افزایش داده‌اند. از آنجایی که سیستم‌های تبرید با بهره‌وری انرژی بالا برای همان میزان ظرفیت سرمایش یا گرمایش به انرژی کمتری نیاز دارد، تقاضای برق را کاهش می‌دهد. بنابراین بهبود عملکرد سیستم تبرید می‌تواند رویکردی معتبر برای حفظ محیط زیست باشد. در این پژوهش عملکرد ترمودینامیکی چیلر تراکمی هواخنک مجهز به اکونومایزر مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی تحقیق، ارزیابی تأثیر به‌کارگیری اکونومایزر بر ضریب عملکرد، کاهش توان مصرفی کمپرسور و بهبود بازده انرژی سیستم تبرید می‌باشد. برای این منظور دو مدل شامل سیکل تراکمی دو ‌مرحله و سیکل تراکمی مجهز به اکونومایزر توسعه یافته و با استفاده از نرم‌افزار EES شبیه‌سازی گردید. در این تحلیل هشت نوع مبرد مختلف بررسی شده و نتایج شبیه‌سازی نشان داد که افزودن اکونومایزر باعث افزایش ضریب عملکرد (COP) در محدوده‌ی ۱۰ تا ۱۵ درصد نسبت به سیکل تراکمی ساده می‌شود. همچنین مبرد R1234ze به‌عنوان کاراترین و سازگارترین گزینه از نظر زیست‌محیطی شناسایی شد، در حالی که مبرد R407C پایین‌ترین راندمان را ارائه داد. بررسی پارامتری نشان داد که با افزایش دمای کندانسور، ضریب عملکرد کاهش و توان ورودی کمپرسور افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

 
[1]  J. T. B. Tripp, The UNEP montreal protocol: Industrialized and developing countries sharing the responsibility for protecting the stratospheric ozone layer, New York University Journal of International Law and Politics, Vol. 20, pp. 733, 1987.
[2] H. Wu. et al, Experimental study on p–V indicator diagrams of twin-screw refrigeration compressor with economizer, Applied thermal engineering, Vol. 24, No. 10, pp. 1491-1500, 2004.
[3] G.Y. Ma, H.X. Zhao, Experimental study of a heat pump system with flash-tank coupled with scroll compressor, Energy and Buildings, Vol. 40, No. 5, pp. 697-701, 2008.
[4] E. Torrella. et al, Experimental evaluation of the inter-stage conditions of a two-stage refrigeration cycle using a compound compressor, International journal of refrigeration, Vol. 32, No. 2, pp. 307-315, 2009.
[5] W.J. Zhang. et al, Transient modeling of an air-cooled chiller with economized compressor. Part I: Model development and validatio, Applied thermal engineering, Vol. 29, No. 11-12, pp. 2396-2402, 2009.
[6] M. Liangdong. et al, Thermodynamic cycle performances analysis of high temperature refrigerants in a multi-stage heat pump system, International Conference on Mechanic Automation and Control Engineering, IEEE, 2010.{Carey, 1998 #8}
[7]  S. Self. et al, Ground source heat pumps for heating: parametric energy analysis of a vapor compression cycle utilizing an economizer arrangement, Applied thermal engineering, Vol. 52, No. 2, pp. 245-254, 2013.
[8] H. Kalantar-Neyestanaki. et al, A novel approach for operational optimization of multi-stage refrigeration cycles in gas refineries, International journal of refrigeration, Vol. 80, pp. 169-181, 2017.
[9]  S. S. Baakeem. et al, Optimization of a multistage vapor-compression refrigeration system for various refrigerants, Applied Thermal Engineering, Vol. 136, pp. 84-96, 2018.
[10] C.U. Moon. et al, Experimental study on the performance of the vapor injection refrigeration system with an economizer for intermediate pressures, Heat and Mass Transfer, Vol. 54, No. 10, pp. 3059-3069, 2018.
[11] A. M. Bahman. et al, Vapor injected compression with economizing in packaged air conditioning systems for high temperature climate, International journal of refrigeration, Vol. 94, pp. 136-150, 2018.
[12] E. A. Rad, S. Maddah, Entropic optimization of the economizer's pressure in a heat pump cycle integrated with a flash-tank and vapor-injection system, International journal of refrigeration, Vol. 97, pp. 56-66, 2019.
[13] T. Bai. et al, Thermodynamic assessment of a condenser outlet split ejector-based high temperature heat pump cycle using various low GWP refrigerants, Energy, Vol. 179, pp.850-862, 2019.
[14] Z. Sun. et al, Theoretical study on a novel CO2 Two-stage compression refrigeration system with parallel compression and solar absorption partial cascade refrigeration system, Energy Conversion and Management, Vol. 204, pp. 112278, 2020.
[15] C. Mateu-Royo. et al, Theoretical performance evaluation of ejector and economizer with parallel compression configurations in high temperature heat pumps, International Journal of Refrigeration, Vol. 119, pp. 356-365, 2020.
[16] P.D. Malwe. et al, Exergy assessment of a multistage multi-evaporator vapor compression refrigeration system using eighteen refrigerants, Energy, Reports 8, pp. 153-162, 2022.
[17] C.M. Udroiu. et al, Advanced two-stage cascade configurations for energy-efficient–80° C refrigeration, Energy Conversion and Management, Vol. 267, pp. 115907, 2022.
[18] G. Liu. et al, Performance study and multi-objective optimization of a two-temperature CO2 refrigeration system with economizer based on energetic, exergetic and economic analysis, Journal of Thermal Science, Vol. 31, No. 5, pp. 1416-1433, 2022.
[19] K. Li. et al, Experimental study on low temperature heating performance of different vapor injection heat pump systems equipped with a flash tank and economizers for electric vehicle, Applied Thermal Engineering, Vol. 227, pp. 120428, 2023.
[20] P. Wang. et al, District heating utilizing waste heat of a data center: High-temperature heat pumps, Energy and Buildings, Vol. 315, pp. 114327, 2024.
[21] G. Huang. et al, Performance assessment of high temperature heat pump working with different configurations in combination with internal heat exchanger, economizer and subcooler, Energy, pp. 137727, 2025.           
[22] Z. Zhang. et al, Parametric study of absorption-compression hybrid refrigeration cycle with multi-stage heat recovery, Applied Thermal Engineering, Vol. 260, pp. 124985, 2025.
[23] W.F. Stoecker, J.W. Jones, Refrigeration and Air Conditioning, McGraw-Hill, 1982.
[24] F. Moles, J. Navarro-Esbri, B. Peris, A. Mota-Babiloni, K.K. Kontomaris, Thermodynamic analysis of a combined organic Rankine cycle and Vapor compression cycle system activated with low temperature heat sources using low GWP fluids, Applied Thermal Engineering, Vol. 87, pp. 444-453, 2015.
 

  • تاریخ دریافت 23 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 09 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 19 خرداد 1405