راهنمای نگارش پایان نامه با موضوع بهینه سازی ترمواکونومیک سیستم های جذبی خورشیدی- فایل ۱۵

ارسال شده در 16 آبان 1400 توسط نجفی زهرا در بدون موضوع

شکل۱-۱۴دو چیلر مونتاژ شده ۲۵ تنی مستقیم اشتعالی و هوا خنک شونده آب-آمونیاک [۲۸]
در حال حاضر سیستمهای دو یا چند مرحله ای لیتیم برماید-آب ضرایب عملکرد بالاتری را نسبت به این گونه سیستم ها نشان می دهند. اما سیستمهای لیتیم برماید-آب نیز دارای محدودیت هایی میباشند. یکی از بزرگترین محدودیتهای سیستمهای لیتیم برماید آب که در همین فصل به آن اشاره خواهد شد، عدم توانایی عملکرد این چیلرها در کارکرد در دماهای پایین اواپراتور (دماهای زیر ۴/۴ درجه سانتیگراد)میباشد [۲۸].در سیستمهای جذبی آب- آمونیاک این مشکل وجود نداشته و می توانند به طور نا محدودی در درجه حرارت های بسیار پایین اواپراتور عمل و از این لحاظ با سیستم های تراکمی چه از نظر قیمت و چه از نظر راندمان قابل رقابت هستند. این امر کاربرد این سیتم ها را در موارد سرمایشهای فرآیندی و صنعتی و به عنوان مثال ذخیره سازی یخ مناسب می سازد.
سیستمهای آب-آمونیک همچنین قادرند تا در فشار های کندانسور در حدود ۱/۲۰بار و فشار های اواپراتور در حدود ۸/۴ بار کار کرده و نیاز به قطر مخزن تحت فشار پایین ۶ اینچ می باشند. در این چیلرها پمپ لازمه برای بالا بردن فشار محلول ضعیف، میبایست از نوع جابجایی مثبت^[۳۲] باشد.همچنین با توجه به فشار بالای کندانسور میتوان در این سیتم ها از خنک کاری هوایی ^[۳۳]به جای خنک کاری تبخیری یا توسط برج خنک کن ،استفاده نمود که از این منظر از هزینه های کلی تجهیزات،تعمیرات و پیچیدگی سیستم های تبخیری اجتناب می شود.در شکل ۱-۱۳ نمونه ای از فلو دیاگرام اینگونه سیستم ها نمایش داده شده است.در شکل ۱-۱۴ نیز مونتاژ یک مدل چیلر جذبی آب-آمونیاکی با خنک کاری هوایی نشان داده شده است.

۱- ۴ بلورینگی^[۳۴]
بلورینگی یا تشکیل ذرات جامد، در سیستم های جذبی لیتیم برماید-آب یک مسأله نگران کننده تاریخی در زمینه عملکرد این سیستمها می باشد. چنانچه دمای محلول کاهش یابد، میزان غلظت مجاز حداکثر نیز کاهش و ذرات جامد شروع و تشکیل و مسیر سیال در سیستمهای لوله کشی چیلر بسته شده و عملکرد دستگاه متوقف خواهد شد. یکی از مکانهایی در سیکل که بیشترین امکان را برای این امر دارد، خروجی مبدل حرارتی مابین ژنراتور و جذب کننده و قبل از جذب کننده است. در این حالت گرم کردن مسیر لوله به منظور ذوب ذرات جامد و روان نمودن حرکت محلول امری اجتناب ناپذیر خواهد بود. بلورینگی می تواند از عواملی مانند درجه حرارت بسیار پایین آب مایع در کندانسور یا عوامل دیگری مانند عیوب توانی و یا نشتی هوا به سیستم و یا عملکرد در بار بسیار پایین چیلر به وجودآید.
معمولا دمای آب کندانسور به حداقل درجه حرارت ۱۳ تا ۱۶ درجه سانتیگراد محدود و این امر توسط یک شیر کنار گذر^[۳۵]تامین خواهد شد. همچنین در اغلب طرحها یک لوله جریان مازاد^[۳۶]که سبب گرمایش مسیر سیال از ژنراتور به جذب کننده شده و امکان رفع بلورینگی و توقف حرکت سیال را در هر کجای سیکل با اعمال حرارت به وجود می آورد، تعبیه می شود. [۲۸]
یکی از موارد مهم توسعه و تحقیق در تجهیزات جذبی، امکان استفاده از طرحهای متفاوت جریان سیال در سیکل است که امکان عملکرد در بارهای پایین با درجه حرارت و غلظت های پایین محلول را به وجود آورده و در عین حال امکان بلورینگی نیز از بین برود. تحقیق در این زمینه جهت استفاده از تجهیزات کنترلی پیشرفته جهت این مشکل و امکان پذیر کردن استفاده ازآنان در مدلهای تجاری توجه محققان را به خود معطوف ساخته است.

فصل دوم-تکنولوژی چیلرهای جذبی خورشیدی

مقدمه

در فصل قبل به اجزاء جذبی و حرارتی سیستم های جذبی خورشیدی اشاره شد. در این فصل به معرفی کامل این سیستم ها و تلفیق اجزاء فوق میپردازیم. همانطور که اشاره شد در سیستمهای جذبی خورشیدی حرارت لازمه در ژنراتور توسط کالکتورهای خورشیدی تأمین می شود. اما کنار هم قرار دادن اجزاء جذبی و حرارتی مستلزم تکنولوژی مجزا و متفاوت از سیستم های جذبی معمولی است. در این فصل به مهمترین تکنولوژیها و مزایا و معایب این سیستم ها اشاره می شود.
در سه دهه گذشته پروژه های بسیاری با بهره گرفتن از انرژی خورشیدی برای سیستمهای تبرید جذبی خصوصاً با سیال آب-لیتیم برماید (در سیستم جذبی تک اثره) مورد بهره برداری قرار گرفتهاند. سیستمهای اولیه مورد استفاده در اصل برای سوختهای فسیلی طراحی شده بودند. به همین دلیل، بسیاری از تجهیزات از کارآیی بالایی برخوردار نبودند (به علت کم بودن دمای ژنراتور در سیستم خورشدی نسبت به استفاده از سوخت فسیلی). پس از آن تلاش های بسیاری جهت اصلاح سیستم فوق و بهره گیری از حرارت انرژی خورشیدی انجام گرفت.
با وجود پتانسیل بسیار بالای بازار برای چیلرهای جذبی خورشیدی، سیستمهای خورشیدی موجود به علت قیمتهای اولیه کلی بالای اجزاء آن با سایر سیستمهای راننده جذبی مانند الکتریسیته و گاز طبیعی قابل رقابت نیستند. سیستمهای برودتی خورشیدی متفاوتی همانند سیستم های جذبی بخار–مایع(سیکل بسته)^[۳۷]،سیستم های جذبی بخار-جامد(سیکل باز)^[۳۸] و سیستمهای تراکمی عادی و فوتو ولتیک^[۳۹] توسط محققان مورد آزمایش قرار گرفته اند که بسیاری از آنان به مرحله تجاری و تولید عمده نرسیده اند. [۲۹]
مهمترین مشکل سیستمهای برودتی خورشیدی، وابستگی شدید آنها به پارامترهای محیطی مانند دمای آب خنککن، دمای هوا، میزان تشعشع محلی خورشیدی، سرعت باد و …است. به عبارتی دیگر، راندمان تبدیل انرژتیک آنان پایین و از منظر اقتصادی قابل قیاس با سیستمهای قدیمی نیستند.
همانطور که در قسمت های قبل اشاره شد، معمولاً سیستمهای برودتی خورشیدی را بر اساس تفاوت در تکنولوژی های مورد استفاده در دو بخش حرارتی و جذبی آنان تقسیم بندی می کنند. حال در این قسمت نیز به طور خلاصه به بیان کلی تقسیم بندی هر دو جزء سیستم که توسط Best and Ortega [29]در سال ۱۹۹۸ ایجاد شد میپردازیم:
انواع اجزاء حرارتی در سیستمهای جذبی خورشیدی عبارتند از:

- کالکتور های تخت،

- کالکتور های لوله ای غیر متمرکز^[۴۰]،

- کالکتور های ایستگاهی به صورت فشرده و بدون شکل^[۴۱]،

- کالکتور های فشرده بشقابی^[۴۲]،

- کالکتور های فشرده با زوم خطی^[۴۳]،

- استخر های خورشیدی^[۴۴]،

- سیستمهای فوتوولتیک و ترمو الکتریک^[۴۵].

انواع اجزاء جذبی در سیستمهای جذبی خورشیدی عبارتند از:

- سیستمهای جذبی مداوم از نوع سیکل بسته،

- سیستمهای جذبی متناوب از نوع سیکل بسته،

- سیستمهای جذبی جامد-گاز(سیکل باز)،

- سیستمهای تصعیدی^[۴۶].

تحقیقات اخیر اغلب به علت طبیعت تناوبی تابش خورشید در طول روز بر توسعه سیستمهای جذبی خورشیدی متناوب معطوف گشتهاند. اما برای سیستمهای دائمی به علت توسعه دانش در طی سالیان دراز در بهبود راندمان و ضریب عملکرد بالای آنها در طی این تحقیقات، نتایج مفیدی حاصل شده و تقریباً به طورکامل برای مصارف تهویه مطبوعی سازگار گشتهاند.
همانطور که در قسمت قبلی اشاره شد، یک نوع بسیار مهم تقسیم بندی سیستمهای جذبی بر اساس نوع سیال عامل آنها است. در سیستمهای جذبی خورشیدی نیز فاکتور سیال عامل امری مهم در بررسی این گونه سیستمها میباشد. WilburوMitchell [30]در سال ۱۹۷۵ضرایب عملکرد سیستمهای جذبی را با سیالات عامل متفاوت مقایسه نمودند. بر اساس دلایل و تفاوتهای مابین سیستمهای لیتیم برماید-آب وآمونیاک-آب و معایب و مزایای آنها و به طور خلاصه بر اساس دلایل زیر که در قسمت قبل نیز به آن اشاره شد، از سیال عامل لیتیم برماید-آب در سیستمهای جذبی خورشیدی استفاده می شود. هر چند که به دلیل مشکل تشکیل کریستال در سیکلهای لیتیم برماید-آب امروزه بیشترین تلاش محققان در توسعه این گونه تجهیزات بر استفاده از سیالات عامل دیگر معطوف گشته است:

- ضریب عملکرد سیستمهای جذبی لیتیم برماید-آب از سیستمهای با سیالات عامل آب-آمونیاک بالاتر است. به طور کلی این سیستمها به میزان ۱۰ تا ۱۵ درصد از نظر جزء خورشیدی نسبت به سیستمهای آب- لیتیم برماید عملکرد پایینتری دارند. [۳۱]

- سیستمهای آب- آمونیاک نیازمند دمای ورودی ژنراتور بالاتری هستند. این میزان برای سیستمهای لیتیم برماید- آب در حدود ۷۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد (نوع تک مرحله ای)بوده در حالیکه برای این سیستمهای آب- آمونیاک در حدود ۹۰ تا ۱۰۸ درجه سانتیگراد است. چنانچه این سیستمها با کالکتورهای نوع تخت کار کنند، دارای ضریب عملکرد بسیار پایینی میباشند.

- سیستمهای آب-آمونیاک نیازمند فشار بالاتری در ژنراتور بوده و در نتیجه نیازمند توان الکتریکی بالای پمپ میباشند.

- به علت وجود سیستم تفکیک تقطیری در ژنراتور، سیکلهای جذبی آب-آمونیاک نیازمند تجهیزات بیشتر و پیچیدهتری هستند(مانندبرج تفکیکگر^[۴۷] و یکسوساز^[۴۸]).

- به علت طبیعت خطرناک آمونیاک، در کاربردهای خانگی و تجاری دارای محدودیت استفاده هستند.

در مطالب بالا به ساختار کلی و نوع سیال عامل سیستمهای جذبی خورشیدی متدوال پرداخته شد. حال در قسمت بعد به بیان انواع این سیستمها میپردازیم. به طور کلی در اغلب این سیستمها از کالکتورهای مسطح یا لولهای خلاء استفاده می شود. انواع سیستمهای جذبی خورشیدی از نوع سیکل بسته عبارتند از: