18902

۱۸۹۰۲

مدلسازي، بهينه سازي و طراحي سيستم تبريد هيبريد

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

۱۳۹۶/۱۲/۲۰

دكتر سپهر صنايع

مكانيك

باتوجه به مصرف روزافزون انرژي در حيطه¬هاي مختلف زندگي بشر و مشكلات زيست¬محيطي ناشي از آن، يافتن راه حل¬هاي نوين جهت تأمين نيازهاي انسان مانند تبريد و تهويه مطبوع كه اولاً مشكلات فعلي را برطرف كرده و ثانياً از نظر اقتصادي نيز قابل اعتنا باشد در دستور كار پژوهشگران قرار گرفته است. در اين پژوهش سامانه تبريد تراكمي- اجكتوري هيبريد برگزيده شده است. در اين سامانه از انرژي هاي اتلافي موجود در صنايع مختلف و انرژي هاي پاك مانند انرژي خورشيدي بهره گرفته مي شود تا مصرف انرژي الكتريكي گران قيمت كه در سامانه هاي تبريد تراكمي مورد استفاده قرار مي گيرد كاهش داده شود و با بررسي سامانه هيبريد سعي بر آن بوده است تا گامي كوچك در اين جهت برداشته شود. سامانه هيبريد مورد نظر با استفاده از قوانين پايستگي انرژي و جرم و ديد حجم كنترلي به اجزا –‌ مگر در موارد خاص- مدل¬سازي شده است. در اين مدل¬سازي علاوه بر ديدگاه انرژي، از نقطه¬نظر اگزرژي، اقتصادي و زيست¬محيطي نيز به سامانه نگريسته شده و با استفاده از معادله موازنه اگزرژي و توابع هزينه و جريمه اقتصادي، عملكرد سامانه بررسي شده است. دو معيار بازده اگزرژي و مجموع هزينه سالانه به¬عنوان دو عنصر مهم در بررسي¬هاي فني-اقتصادي، از اهميت خاصي در اين پژوهش نيز برخوردار است. پس از تعيين تأثير متغيرهاي عملكردي مختلف بر تغيير اين دو تابع هدف، متغيرهايي با تأثير دوگانه –افزايش بازده اگزرژي و افزايش مجموع هزينه سالانه- كه انتخاب مقدارشان نيازمند يك بهينه¬سازي دوهدفه است، انتخاب شدند. با استفاده از الگوريتم ژنتيك، جبهه پارتو مورد نظر تشكيل و بهترين جواب¬ها برگزيده شد. در ادامه‌ي اين پژوهش روش به دست آوردن ابعاد كامل يك اجكتور با توجه به تن تبريد در نظر گرفته شده در سامانه هيبريد ارائه مي شود.‌هم‌چنين با استفاده از نرم افزارهاي موجود، اجكتور مدل سازي شده و الگوي جريان داخل اجكتور مورد مطالعه و بررسي قرار مي گيرد و به عبارت بهتر عملكرد اجكتور بررسي مي شود. جواب بهينه سامانه براي ظرفيت يك تن تبريد، داراي بازدهي اگزرژي حدود 26درصد و مجموع هزينه سالانه 179 دلار است. اين جواب متناظر با دماهاي اواپراتور، خنك¬كن مياني، كندانسور و مولدبخار 10، 5/27، 35، 95 درجه سانتي¬گراد است. واژه‌هاي كليدي: سامانه تبريد تراكمي-‌ اجكتوري هيبريد، بهينه¬سازي دوهدفه، بازده اگزرژي و مجموع هزينه¬هاي سالانه، مدل¬سازي اجكتور، مشاهده‌ي الگوي جريان داخل اجكتور و بررسي عملكرد صحيح آن.

1397/03/02

5/23/2018 12:00:00 AM

With regard to ascending energy consumption in different aspects of human life and environmental side-effects, finding new solutions for fixing human needs e.g. refrigeration and air-conditioning, which first of all, solve the present problems and the second be economically feasible, is in the researches plans.in this research,ejector-compression refrigeration cycle has been selected.this system utilizes wasting available energies in different industries and clean energies same as solar energy to reduce the electricity demand which uses in compression systems and studying Hybrid system have been made to help that goal. The desired hybrid system has been modelled by using energy and mass conservation laws and control-volume point-of-view. Exergy, economical and environmental aspects of this system was considered by using exergy balance equation and cost and penalty functions. Exergy efficiency and TAC (Total Annual Costs), which are very important in techno-economical studies, are examined in this research. After finding the effects of different operational parameters, the parameters with dual effects on system performance which need optimization was chosen. Using GA(Genetic Algorithm), pareto-front curve was made and best answers selected by decision-making methods. In the present study, the method of obtaining the full dimensions of an ejector is given according to the refrigeration tone considered in the hybrid system. Also, using existing software, modeling ejector and flow pattern inside the ejector are studied and, in other words, the performance of the ejector is examined. Optimized answer for 1 ton of refrigeration capacity are %26 exergy efficiency and 179 dollars per year. Corresponding decision variables are 10, 27.5, 35 and 95 degrees of centigrade for evaporator, intercooler, condenser and generator temperatures. Keywords: Hybrid Ejector-Compression Refrigeration System, 2-Objective Optimization, Exergy Efficiency and Total Annual Costs, Modelling of Ejector, View the flow pattern inside the ejector and check its proper functioning.