عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی مبدل حرارتی خنک کننده های تبخیری غیر مستقیم
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2631;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63177
- تاریخ دفاع
- ۳۰ آذر ۱۳۹۲
- دانشجو
- مجتبی طالع زاری
- استاد راهنما
- فرشاد کوثری
- چکیده
- خنک کننده های تبخیری غیرمستقیم، به دلیل مصرف پایین تر برق و بازده حباب تر بالاتر در سال های اخیر مورد توجه قرارگرفته‌اند. در این پروژه مدل سازی و بهینه‌سازی، تحلیل عددی یک مبدل جریان متقاطع که براساس سیکل مایسوسنکو عمل می کند، مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی عددی مبدل به وسیله ی حل معادلات انتقال جرم و حرارت بین دو جریان هوای اولیه و ثانویه و سطح مرطوب مبدل به روش تفاضل محدود انجام شده است. با حل هم زمان این معادلات تأثیر پارامترهای مختلف هندسی بر عملکرد این مبدل ها مشخص می شود. نسبت عرض و ارتفاع سطح مقطع کانال ها، تعداد کانال های جریان اولیه و ثانویه و تأثیر همزمان تعداد و عرض کانال ها در شرایطی که حجم مبدل ثابت باشد، قطر سوراخ ها در مسیر جریان هوا، برای دما و رطوبت هوای ورودی مختلف پارامترهای هندسی ای هستند که در این مقاله بررسی‌شده‌اند. در ادامه نقطه عملکرد بهینه مبدل نیز به کمک الگوریتم ژنتیک مشخص شده است. مقادیر اولیه برای ابعاد مبدل و سرعت ورودی جریان هوا با توجه به مطالعات انجام‌شده برابر مقادیر زیر در نظر گرفته شده است. مشخص شد با ثابت نگه داشتن مساحت کانال و تغییر نسبت عرض به ارتفاع، ضریب عملکرد مبدل در نسبت 6/6 به بیشترین مقدار خود می رسد. تعداد بهینه کانال های خشک برابر 7 و کانال های مرطوب برابر 10 است. با ثابت در نظر گرفتن دبی هوای ورودی این تعداد بهینه کانال ها به 9 و 10 تغییر می کند. افزایش قطر سوراخ ها در مسیر جریان تا حدود 6/1 سانتی متر باعث افزایش ضریب عملکرد می شود و بعد از آن تاثیری در عملکرد مبدل ندارد. در قسمت دوم نقطه بهینه عملکرد مبدل براساس پارامترهایی مانند طول و ارتفاع کانال ها، نسبت دبی جریان مرطوب به خشک، توزیع دبی کانال های مرطوب، سرعت ورودی جریان هوا محاسبه می شود. با شرط حداقل ظرفیت خنک سازی 1000 وات، بیشینه ضریب عملکرد قابل دسترسی به ازای 8 کانال خشک و 4 کانال مرطوب به دست می آید. با شرط حداقل ظرفیت خنک سازی 1000 وات و حداقل بازده حباب تر 8/0، بیشینه ضریب عملکرد قابل دسترسی به ازای 10 کانال خشک و 4 کانال مرطوب به دست می آید.
- Abstract
- In this study, numerical analyses of the thermal performance of an indirect evaporative air cooler incorporating a M-cycle cross-flow heat exchanger has been carried out. The numerical model was established from solving the coupled governing equations for heat and mass transfer between the product and working air, using the finite-element method. The model was validated by published experimental data. It is found that optimum aspect ratio (width to height of channel) of channels is 6.6 and the exchanger has its best performance with 7 dry and 10 wet channel. If the inlet mass flowrate of air remains constant its better to have 9 dry and 10 wet channel. Maximum of wet bulb effectiveness happens for 4 dry and 10 wet channel. Numerical study results indicated that by increasing the diameter of holes in dry channel to 1.6 cm, will increase COP of exchanger. The maximum COP can be reached by increasing holes diameter is 235. Also it is found that by assuming the real air distribution in wet channels COP will decrease and cooling capacity and wet bulb effectiveness of the system will increase. In second part of optimization genetic algorithm used to find the best performance point of the exchanger. Impact of width and height of channles, working to product air flowrate, air distribution in wet channels and inlet air velocity were taken into account. Minimum acceptable cooling capacity assumed to be 1000 W. It is found that maximum of COP can be reached by using this exchanger is 154.8 and will be achieved with 4 dry and 8 wet channel. If minimum acceptable wet bulb effectiveness of the exchanger assumed to be 0.8, the maximum COP can be reached will be 132.3. Keywords: Maisotsenko cycle, Indirect evaporative cooler, wet bulb effectiveness, COP, Genetics algorithm
