عنوان پایان‌نامه
مدلسازی و بهینه سازی ترمو هیدرولیکی سیستم های جریان مبرد متغییر (VRF)
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 247;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65637
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- رضا دلیلی
- استاد راهنما
- محمدعلی اخوان بهابادی, بهرنگ سجادی
- چکیده
- در کشورهای توسعه‌یافته حدود 40 درصد از کل انرژی سالانه در ساختمان ها مصرف می شود، که سهم بیشتری نسبت به حمل و نقل و صنعت را به خود اتخاذ داده است. بیشتر انرژی مصرفی در ساختمانها صرف گرمایش، سرمایش و تأمین آبگرم مصرفی می‌شود. به همین دلیل بازده سیستمهای تهویه مطبوع در ساختمانها نقش به سزایی در صرفه جویی انرژی دارد. در سالهای اخیر، سیستمهای جریان مبرد متغیر (VRF) به خاطر قابلیت تأمین همزمان گرمایش و سرمایش در ساختمان‌های اداری و مسکونی مورد توجه قرار گرفته‌اند. تفاوت اصلی این گونه سیستم‌ها نسبت به سیستمهای معمول در این است که نسبت به تغیر بار حرارتی حساس است و بر خلاف سیستم‌هایی که هوای گرم یا سرد شده را با کانال کشی به فضاهای مورد نظر می‌رسانند، جریان مبرد در ناحیه‌های مختلف متفاوت می‌باشد. با توجه به کاربرد فراوان سیستم¬های تبرید در اماکن مسکونی و تجاری و به خصوص صنعتی و همچنین هزینه¬ی زیاد انرژی، بررسی عملکرد سیکلهای تبرید با هدف افزایش کارایی آنها بسیار ضروری به نظر می رسد. با توجه به جدید بودن سیستم های جریان مبردمتغیر، بررسی ترموهیدرولیکی و راندمان قانون دوم این سیستم ها بسیار ضروری است. بهینه سازی سیستم های حرارتی عموماً بر اساس تحلیل ترمودینامیکی صورت می گیرد که منجر به دستیابی به یک سیستم با راندمان بالا می شود. هدف از این رساله بررسی بازده قانون دوم و تغییرات نرخ تخریب اگزرژی در برابر پارامترهای کلیدی چرخه مانند دمای اجزای مختلف سیکل و ارزیابی سیستم از نظر تولید انرژی مفید و در نتیجه میزان کارایی سیستم از دیدگاه قانون دوم می باشد. الگوریتم ارائه شده در نرم افزار ، پیاده سازی شده و با کدنویسی ، تحلیل ترمودینامیکی مساله انجام می گیرد .مدلسازی با یک نمونه ی ساخته شده اعتبار سنجی شده که دقت بسیار خوبی داشته، سپس چرخه مورد تحلیل اگزرژی قرار گرفته است و میزان بازگشت ناپذیری ها و افت اگزرژی در تک تک اجزای سیکل محاسبه و درصد اتلاف اگزرژی در اجزای مختلف، نسبت به کل اگزرژی ورودی به سیستم محاسبه گردیده است. همچنین نسبت این اتلافات به کل اگزرژی ورودی سنجیده شده و در قالب نمودارهایی نمایش داده شده است. در این تحلیل نشان داده شده است که بیشترین بازگشتناپدیری به ترتیب در کمپرسور ، کندانسور ، اواپراتور ، شیر انبساط و مبدل حرارتی رخ می دهد. جداسازی اتلاف اگزرژی، دقت تحلیل اگزرژی را بالا میبرد و درک ناکارآمدیهای ترمودینامیکی و بهبود سیستم را تسهیل میکند. فرایند مدلسازی برای سه سیستم مشابه که با مبردهای متفاوت کار می کنند، انجام شده است. این مبردها عبارتند از: R410A,R22,R134a,R407C که مبردهای رایجی در سیستم های تبرید بوده و هستند. برای هر سیستم مقدار متغیرهای طراحی و نتایج حاصل از آن آورده شده است. نتیجه به این صورت بدست آمد که از لحاظ ضریب عملکرد و کارایی اگزرژی مبردهای R22 ، R134a ، R410A و R407C به ترتیب عملکرد بهتری را از خود نشان می دهند.
- Abstract
- The top three end uses - space heating, space cooling, and water heating accounted for close to 41 percent of site energy consumption in building primary energy consumption. Therefore, energy efficient heating, ventilating and air-conditioning (HVAC) systems in buildings is essential for energy savings in the building sectors. A multifunctional variable refrigerant flow (MFVRF) system is finding its way into residential and commercial buildings since it can simultaneously provide space cooling, space heating and hot water. This thesis addresses the operation, use, and design of air-to-air variable refrigerant flow systems, also known as VRF. These HVAC systems have potential to reduce energy consumption and utility costs in the correct applications. Although useful in many applications, the best building types for VRF are those requiring a large number of zones and with low ventilation air requirements. This thesis consists of two research problems in the air conditioning (A/C) area. For the first problem, the aim is to model and simulate a variable refrigerant flow (VRF) air conditioning system. The coefficient of performance (COP) for refrigeration or heat pump system is one of the critical parameters for designing an air conditioning system. The modeling of the system components for a VRF cycle under different cooling conditions using R-134a, R-22, R407C and R410A as refrigerants was carried out. Calculations were performed by varying different parameters such as condenser and evaporator temperatures, and refrigerant type. The simulation results compared reasonably well with available experimental data. In the second problem, the objective is to develop a mathematical model that covers the mass, energy, entropy, and exergy balances of a typical air conditioning system. The model examines how the exergy efficiency of an air conditioning system can be used to measure its performance and additional significant environmental factors that affect an A/C system’s design. The effects of different parameters such as outside air temperature, condenser and evaporator temperatures, and refrigerant type, on exergy efficiency were investigated. Present exergy results indicate that the worst component from the viewpoint of irreversibility or exergy destruction compressor followed by condenser, evaporator, throttle valve and subcooling heat exchanger, respectively. With this report, HVAC designers can find the effect of different parameters such as refrigerant type, components temperature, superheating and pressure drop on system and generally can learn when air-to-air VRF is an acceptable method for providing heating and cooling in a building.
