بررسی قانون اول و دوم ترمودینامیک سیستم تبرید جذبی دو اثره آمونیاک نمک با استفاده از کلکتور خورشیدی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسنده

دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

در  این مقاله به بررسی سیستم تبرید جذبی دو اثره که با محلول‌ های آمونیاک لیتیوم نیترات و آمونیاک سدیم تیوسیانات کار می ‌کند پرداخته ‌شده است. انرژی مورد نیاز این سیستم ‌ها توسط کلکتور خورشیدی تأمین می ‌شود. بازده قانون اول و دوم سیستم تبرید جذبی در سه آرایش سری موازی و موازی معکوس به ‌دست‌ آمده و با یکدیگر مقایسه شده است. در این مطالعه نشان داده‌ شده است که مقدار بازده انرژی و اگزرژی سیستم دو اثره در آرایش سری کمترین مقدار در بین سه آرایش‌ است سیستم با محلول آمونیاک لیتیوم نیترات در دمای پایین ‌تری نسبت به محلول آمونیاک سدیم تیوسیانات کار می‌ کند. انرژی مصرفی از دو طریق پیش‌ گرمایش و انرژی خورشیدی کلکتور تأمین می ‌شود. سیستم با محلول آمونیاک لیتیوم نیترات از انرژی خورشیدی بیشتری استفاده می ‌کند که در کمترین حالت این مقدار 64/29% بیشتر از سیستم با محلول آمونیاک سدیم تیوسیانات است. سوختن گاز طبیعی، گرمایی است که به کمک انرژی خورشیدی می ‌آید تا انرژی مصرفی ژنراتور را به دست آید. مقدار دی ‌اکسید کربن تولید شده بوسیله سوختن در پیش ‌گرمایش به ‌عنوان گاز مضر محیط ‌زیست در این مطالعه به ‌دست ‌آمده است که کمترین حالت برای سیستم با آرایش سری با محلول آمونیاک لیتیوم نیترات است که 16/72% کمتر از آرایش سری با سیال عامل آمونیاک سدیم تیوسیانات است.

کلیدواژه‌ها


[1]        F. R. Siddiqui, M. A. I. El-Shaarawi, and S. A. M. Said, "Exergo-economic Analysis of a Solar Driven Hybrid Storage Absorption Refrigeration Cycle," Energy Conversion and Management, Vol. 80, pp. 165-172, 2014    ,. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2014.01.029
 
[2]        S. MA., "Optimum Generator Temperatures Infour Absorption Cycles using Different Sources of Energy.," Energy Conversion and Management, Vol. 34, pp. 251-66, 1993
 
[3]        W. Y. Huang Y, Rezvani S, Mcllveen-Wright D, Anderson M, Hewitt N., "Biomass Fuelled Trigeneration System in Selected Buildings," Energy Conversion and Management, Vol. 52, pp. 2448-54, 2011 https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.12.053.
 
[4]        A. Keçeciler, H. İ. Acar, and A. Doğan, "Thermodynamic Analysis of the Absorption Refrigeration System with Geothermal Energy: An Experimental Study," Energy Conversion and Management, Vol. 41, No. 1, pp. 37-48, 1// 2000, doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0196-8904(99)00091-6.
[5]        L. G. Farshi and S. Asadi, "Ammonia Lithium Nitrate and Ammonia Sodium Thiocyanate Double Effect Absorption Refrigeration Systems: Thermodynamic Analysis," Applied Thermal Engineering, Vol. 138, pp. 374-385, 2018https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.04.079.
 
[6]        L. Garousi Farshi, A. H. Mosaffa, C. A. Infante Ferreira, and M. A. Rosen, "Thermodynamic Analysis and Comparison of Combined Ejector–absorption and Single Effect Absorption Refrigeration Systems," Applied Energy, Vol. 133, pp. 335-346, 11/15/ 2014, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.07.102.
 
[7]        R. Gomri, "Simulation Study on The Performance of Solar/Natural Gas Absorption Cooling Chillers," Energy Conversion and Management, Vol. 65, pp. 675-681, 2013 http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2011.10.030
 
[8]        L. Garousi Farshi, ,, S. M . Seyed Mahmoudi, M. A. Rosen, and M. Yari, "A Comparative Study of the Performance Characteristics of Double Effect Absorption  Refrigeration Systems " International Journal of Energy, Vol. 36, pp. 182-192, 2012 https://doi.org/10.1002/er.1791.
 
[9]        D.-W. Sun, "Comparison of the Performances of NH3-H2O, NH3-LiNO3 and NH3-NaSCN Absorption Refrigeration Systems," Energy Conversion and Management, Vol. 39, No. 5–6, pp. 357-368, 3// 1998, doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0196-8904(97)00027-7.
 
[10]      R. Best, L. Porras, and F. A. Holland, "Thermodynamic Design Data for Absorption Heat Pump Systems Operating on Ammonia-Lithium Nitrate-Part One. Cooling," Heat Recovery Systems and CHP, Vol. 11,  No. 1, pp. 49-61, 1991/01/01 1991, doi: http://dx.doi.org/10.1016/0890-4332(91)90187-9.
 
[11]      R. Best, W. Rivera, I. Pilatowsky, and F. A. Holland, "Thermodynamic Design Data for Absorption Heat Pump Systems Operating on Ammonia-Lithium Nitrate—Part Two. Heating," Heat Recovery Systems and CHP, vol. 11, no. 2, pp. 103-111, 1991/01/01 1991, doi: http://dx.doi.org/10.1016/0890-4332(91)90123-L.
 
[12]      R. Best, W. Rivera, I. Pilatowsky, and F. A. Holland, "Thermodynamic Design Data For Absorption Heat Pump Systems Operating on Ammonia-Lithium Nitrate—Part Three. Simultaneous Cooling and Heating," Heat Recovery Systems and CHP, Vol. 11, No. 4, pp. 199-212, 1991/01/01 1991, doi: http://dx.doi.org/10.1016/0890-4332(91)90064-B.
 
[13]      L. Zhu and J. Gu, "Thermodynamic Analysis of a Novel Thermal Driven Refrigeration System," World Academy of Science, Engineering and Technology, Article Vol. 56, pp. 351-355, 2009. [Online]. Available: https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-78651526312&partnerID=40&md5=b2ce2344710d29854461a477f2d89dc1.
 
[14]      J. M. Abdulateef, K. Sopian, and M. A. Alghoul, "Optimum Design for Solar Absorption Refrigeration Systems and Comparison of the Performances using Ammonia-water, Ammonia-Lithium Nitrate and Ammonia-Sodium Thiocyanate Solutions," International Journal of Mechanical and Materials Engineering, Article Vol. 3, No. 1, pp. 17-24, 2008. [Online]. Available:https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-49149106389&partnerID=40&md5=0733feefe8073419ff50d5450f909c14.
 
[15]      L. G. Farshi, C. A. Infante Ferreira, S. M. S. Mahmoudi, and M. A. Rosen, "First and Second Law Analysis of Ammonia/Salt Absorption Refrigeration Systems," International Journal of Refrigeration, Vol. 40, pp. 111-121, 4// 2014, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2013.11.006.
 
[16]      L. Zhu and J. Gu, "Second Law-Based Thermodynamic Analysis Of Ammonia/Sodium thiocyanate Absorption System," Renewable Energy, vol. 35, no. 9, pp. 1940-1946, 9// 2010, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2010.01.022.
 
[17]      L.A. Dominguez-Inzunza, J.A. Hernandez-Magallanes, M. Sndoval-Reyes, and W. Rivera, "Comparison of the Performance of Single-effect, Half-effect, Doubl Effect in Series and Inverse and Triple-effect Absorption Cooling Systems Operating with the NH3eLiNO3 Mixture," Applied Thermal Engineering, Vol. 66, pp. 612-620, 2014. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.02.061.
 
[18]      C. Vasilescu and C. Infante Ferreira, "Solar Driven Double-effect Absorption Cycles For Sub-zero Temperatures," International Journal of Refrigeration, Vol. 39, pp. 86-94, 3// 2014, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2013.09.034.
 
[19]      S. A. Kalogirou, "Solar Thermal Collectors and Applications," Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 30, No. 3, pp. 231-295, 2004. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2004.02.001.
 
 
[21]      T. J. Kotas, The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. Melbourne: Krirgrt Publishing, 1995 https://doi.org/10.1016/C2013-0-00894-8.
 
[22]      A. Bejan , G. Tsatsaronis, and M. Moran, Thermal Design and Optimization. ISBN 10: 0471584673  ISBN 13: 9780471584674 Publisher: Wiley-Interscience, 1995.
 
[23]      S. A. Kalogirou, Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Academic Press, 2013. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374501-9.X0001-5.
 
[24]      I. J. Esfahani, Y. T. Kang, and C. Yoo, "A High Efficient Combined Multi-Effect Evaporation–Absorption Heat Pump And Vapor-Compression Refrigeration Part 1: Energy and economic modeling and analysis," Energy, vol. 75, pp. 312-326, 2014 https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.07.081