سیستم سرمایشی رطوبتگیر به دلیل حذف بار برودتی نهان و کاهش مصرف انرژی، جایگزین مناسبی برای سیستمهای مرسوم تبرید تراکمی و یا جذبی میباشد. از این رو بررسی انرژی و اگزرژی در این سیستم‌ها به منظور به حداقل رساندن مصرف انرژی و تلفات اگزرژی ضروری به نظر می‌رسد. با مدلسازی ترمودینامیکی سیکل و نوشتن معادلات موازنه جرم، انرژی، انتروپی و اگزرژی برای هر یک از اجزای سیکل و حل آن به کمک نرم افزار EES، خصوصیات ترمودینامیکی هوا در ورودی و خروجی هر یک از اجزاء سیکل به دست می‌آید و برای محاسبه میزان افت اگزرژی و راندمان قانون دوم هر جزء مورد استفاده قرار میگیرند. نتایج برای دو حالت تغییر رطوبت نسبی در گستره 8/30% الی 45% در دمای ثابت C˚30 و تغییر دمای هوا در گستره5 /27 تا C˚5/37 برای رطوبت مطلق kgw/kga008/0 به دست آمده و ارائه شده و سپس مورد بحث قرار گرفته است.
واژه‌های کلیدی: چرخ رطوبتگیر - سسیستم سرمایشی - اگزرژی
سیستمهای سرمایشی رطوبتگیر که برای خنک کردن و رطوبت‌زدایی از هوا بکار می‌روند از انرژی گرمایی برای سرمایش استفاده می‌کنند و جایگزین مناسبی برای روش‌‌های مرسوم سیستمهای تبخیر تراکمی و سرمایش جذبی بویژه در مناطق مرطوب و گرم هستند. سیستمهای سرمایشی رطوبتگیر از لحاظ مصرف انرژی مقرون به صرفه هستند. در یک تخمین این سیستم‌ها میزان انرژی الکتریکی را تا حدود 25% در هوای مرطوب نسبت به سیستمهای مشابه کاهش می‌دهند.
اگر هوای ورودی به ساختمان رطوبت بالایی به همراه داشته باشد، سیستمهای سرمایشی تبخیر تراکمی مرسوم به دلیل بالا بودن بار نهان برودتی، بازده بالایی ندارند. این سیستم‌ها برای خشک کردن هوا در بسیاری از موارد مجبور به کارکرد در دما‌های پائین هستند که این امر منجر به کاهش بازده آنها می‌شود.
اساس کار سیستم سرمایشی رطوبتگیر بر مبنای چرخ رطوبتگیر[1] است. زیرساختار این چرخ سلول‌های لانه زنبوری2 است که دو طرف آن باز است و در دیواره‌های تشکیل دهنده این لانه زنبوری‌ها از مواد خشککن جامد نظیر سیلیکاژل استفاده میگردد. هوای مرطوب ورودی ضمن عبور از این
سلول‌ها رطوبت خود را از دست میدهد و این رطوبت در دیواره نگه داشته می‌شود. چرخ بطور پیوسته بین دو جریان هوا کار می‌کند. جریان اول که با عبور از چرخ، رطوبت خود را از دست میدهد، هوای مصرفی و جریان دوم، یعنی هوای گرمیکه کار خشک کردن و احیاء چرخ را به عهده دارد هوای احیاء کننده نامیده می‌شود. میزان رطوبت زدوده شده از هوا در این چرخ‌ها به دمای هوای ورودی ، مقدار رطوبت هوای ورودی، نوع ماده جاذب ، سرعت هوا هنگام عبور از چرخ، مساحت سطح مقطع لانه زنبوری‌ها و نهایتاً سرعت گردش چرخ بستگی دارد.
شکل(1) شمایی از یک سیستم سرمایشی به کمک چرخ رطوبتگیر را نشان میدهد. رطوبت هوای ورودی پس از عبور از چرخ ( فرآیند 1-2) کاهش یافته و سپس با وارد شدن به یک چرخ بازیافت حرارتی که در حقیقت یک مبدل حرارتی جریان مخالف است (فرآیند 2-3) تا حدودی خنک می‌شود. این هوا با عبور از سیستم سرمایش تبخیری اول خنکتر شده (فرآیند 3-4)، سپس هوا وارد اتاق یا فضای مورد تهویه می‌شود و با جذب گرما از هوای درون اتاق، دمای آن را کاهش میدهد. هوای خروجی از اتاق وارد سیستم سرمایش تبخیری دوم میگردد (فرآیند 5-6). پس از آن با وارد شدن به چرخ بازیافت حرارتی و تبادل حرارت با هوای مصرفی مقداری گرم می‌شود (فرآیند 6-7). هوای خروجی از مبدل قبل از ورود به چرخ رطوبتگیر توسط گرمکنی گرم می‌شود تا دمای لازم برای احیای چرخ را به دست آورد (فرآیند 8-7). برای احیای چرخ از منبع گرمایی که دمای آن در محدود C˚95-60 باشد استفاده میگردد. هوا پس از احیای چرخ به محیط فرستاده می‌شود.
تا کنون مطالعات زیادی بر روی طراحی و ساخت این سیستمهای سرمایشی رطوبتگیر انجام شده است. همچنین مطالعات نظری زیادی به منظور تحلیل و بهینه‌سازی این سیستم‌ها صورت گرفته است [1-4]. در برخی از مقالات، نتایج بررسی تجربی سیکل سرمایشی رطوبتگیر ارائه شده است[7-5]. مطالعات انجام گرفته بر روی سیستمهای سرمایشی رطوبتگیر عمدتاً در زمینه قانون اول ترمودینامیک بوده و تحقیقات کمی در زمینه قانون دوم ترمودینامیک بر روی سیستمهای مذکور گزارش شده است. لوان [8] تحلیلی از قانون دوم ترمودینامیک بدون در نظر گرفتن راندمان اجزای سیستم انجام داد و برای محاسبه ضریب عملکرد (COP) بازگشت‌پذیر، از دمای معادل چرخه کارنو استفاده کرد. وی تمام محاسبات خود را بر مبنای یک شرایط کارکرد خاص چرخ رطوبتگیر انجام داد. ون [9] مطالعات کاری خود را فقط در زمینه چرخ رطوبتگیر متمرکز کرد. وی سعی کرد تعداد NTU و دمای رطوبتگیر را با استفاده از قانون‌های اول و دوم ترمودینامیک بهبود بخشد. کراس [10] سیکلی با اجزای تماماً برگشت‌پذیر و دارایCOP نامحدود پیشنهاد کرد. پنس و کداما [11] برآوردی از آنتروپی تولیدی داخلی و خارجی در یک سیکل سرمایشی باز ارائه دادند و رابطه‌ای بر مبنایCOP کارنوی سیکل بیان کردند. کداما [12] اثر تغییر پارامتر‌های مختلف را بر روی سیکل سرمایشی بطور تجربی مورد مطالعه قرار داد و با جمع‌بندی نتایج آزمایش‌هایش اثر آنتروپی تولیدی را بررسی کرد. مهمت و همکارانش [13] به طور تجربی به بررسی انرژی و آنتروپی در یک سیکل سرمایشی رطوبتگیر و بیان عوامل موثر در اتلاف انرژی پرداختند.
تحلیل اگزرژی ابزار قدرتمندی برای طراحی، بهینه‌سازی و برآورد کارایی انرژی سیستم است. قوانین کلی برای تحلیل اگزرژی در مراجع [15-14] آورده شده است. تحلیل اگزرژی معمولاً به منظور تعیین مقدار بیشینه کارایی سیستم و شناختن مکان‌های اتلاف اگزرژی بکار می‌رود. تحلیل اگزرژی در سیستمهای پیچیده ابزار قدرتمندی برای بررسی اجزای آن بطور مجزا میباشد. از کابرد‌های دیگر تحلیل اگزرژی کمینه کردن کار مصرفی در سیستمهای سرمایشی است. [16-18]
تحلیل اگزرژی در سیستمهای رطوبتگیر سرمایشی برای تعیینCOP بازگشت‌پذیر و پیدا کردن نقاط اتلاف اگزرژی که منجر به تفاوت میانCOP بازگشت‌پذیر وCOP واقعی سیستم می‌شود کاربرد دارد. در این مقاله هدف شبیه‌سازی یک سیکل سرمایشی رطوبتگیر و تحلیل انرژی و اگزرژی سیکل و اجزای آن و نیز بررسی اثر دما و رطوبت هوای محیط بر عملکرد چنین سیکلی است. بدین منظور تجزیه و تحلیل سیکل در گستره‌ای از دماها و رطوبت‌های هوای ورودی صورت گرفته و نتایج آن ارائه شده است.
شامل 12 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود تحقیق مدل سازی ترمودینامیکی سیکل سرمایشی رطوبت گیر و تحلیل اگزرژی آن
