تحلیل ترمودینامیکی سیستم تبرید جذبی زمین¬گرمایی: یک مطالعه آزمایشگاهی

چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

شکل1. دیاگرام شماتیک سیکل

1.1 منبع زمین گرمایی

شکل 2. نمای کلی بهار گرم

1.2 خواص شیمیایی آب زمین گرمایی

2. تحلیل ترمودینامیکی سیستم

2.1ضریب عملکرد سیستم تبرید جذبی برگشت پذیر

2.2ضریب عملکرد تئوری سیستم تبرید جذبی 

شکل 3. ظاهر کلی دستگاه آزمایش

3. آزمایش

4. نتایج و بحث

جدول 1خواص ترمودینامیکی محاسبه شده هر دو سیال کاری

شکل 4. تغییر در ضریب عملکرد نسبت به دمای ژنراتور در دماهای اواپراتور مختلف

جدول2. نتایج مطالعه آزمایشگاهی

شکل 5. تغییر در ضریب عملکرد نسبت به دمای اواپراتور در دماهای کندانسور مختلف

شکل 6. تغییر در ضریب عملکرد نسبت به دمای اواپراتور در دماهای ابزوربر مختلف

شکل 7. تغییر در ضریب عملکرد نسبت به دمای ژنراتور در دماهای ابزوربر مختلف

شکل 8. تغییر در ضریب عملکرد نسبت به دمای کندانسور در دماهای ابزوربر مختلف

5.نتیجه گیریها

در مطالعه حاضر، یک سیستم تبرید جذبی، که جایگزین سیستم تبرید مکانیکی معمولی است، طراحی می گردد. برای این هدف، یک آزمایش با استفاده از انرژی زمین گرمایی در بهار گرم در سیواس در شرایط آزمایشگاه تنظیم می گردد و یک تحلیل ترمودینامیکی سیتم تبرید جذبی بر اساس آب – لیتیوم بروماید انجام می شود. تغییر در ضرایب عملکرد سیستم تبرید جذبی بوسیله نمودار پارامتر های مختلف بررسی شده است و نتایج جدول بندی می شوند. این نتایج نشان می دهد که انرژی زمین گرمایی در بهار گرم سیواس نمی تواند در تولید برق بطور موثر استفاده شود. با این حال، با در نظر گرفتن نیاز ذخیره در 4 تا 10 درجه سانتی گراد، منبع زمین گرمایی می تواند بطور خاص برای تبرید استفاده شود و منفعت اقتصادی قابل ملاحظه ای را بوجود خواهد آورد.

سیستم های تبرید جذبی زمانی که یک منبع ارزان انرژی گرمایی در یک دمای 50 تا 200 درجه سانتی گراد وجود دارد بطور اقتصادی تبدیل به یک موضوع جذاب می شوند. برخی مثال های منابع انرژی گرمایی ارزان شامل این موارد می شود: انرژی زمین گرمایی، انرژی خورشیدی و اتلاف حرارتی از تولید همزمان یا فرایند-های تولید بخار که انرژی حرارتی است که در هر صورت تلف خواهد شد. سیستم های تبرید جذبی شامل جذب یک مبرد بوسیله یک محیط انتقال است. یکی ازگسترده ترین سیستم های تبرید جذبی مورد استفاده سیستم آب – آمونیاک است که امونیاک بعنوان مبرد و آب بعنوان محیط انتقال عمل می کنند. سایر سیستم های تبرید جذبی سیستم های آب – لیتیوم کلراید و آب – لیتیوم بروماید هستند که آب به عنوان مبرد عمل می کند. در مطالعه حاضر، سیستم لیتیوم بروماید که از انرژی زمین گرمایی استفاده می کند در شرایط آزمایشگاهی با کمک تبرید طراحی شد. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده سیستم تبرید جذبی خیلی شبیه تراکم بخار است به جز کمپرسور که بوسیله یک مکانیزم جذبی پیچیده شامل ابزوربر، یک پمپ، یک ژنراتور، یک مبدل حرارتی و یک شیر جایگزین شده است. هنگامی که فشار آب بوسیله اجزای مکانیزم جذبی افزایش می یابد سپس با از دست دادن حرارت به محیط سرد و چگالیده می شود بعد تا فشار اواپراتور فشارش پایین می آید و هنگامی که در اواپراتور جریان دارد حرارت از فضای سرد شده می گیرد. بخار آب از اواپراتر خارج می شود و وارد ابزوربر می شود که آب بطور شیمیایی با لیتیوم بروماید برای تشکیل آب – لیتیوم بروماید واکنش می دهد. این یک واکنش گرماده است، بنابراین حرارت در طول فرآیند آزاد می گردد. مقدار آبی که می تواند در بیتیوم بروماید حل شود بصورت معکوس با دما متناسب است. بنابراین، ضروری است که ابزوربر خنک گردد تا دمایش تا حد امکان پایین نگه داشته شود. بنابراین، برای بیشینه سازی مقدار آب حل شده در لیتیوم بروماید، محلول آب – لیتیوم بروماید که قوی است به سمت ژنراتور پمپ می شود. حرارت از یک منبع مناسب به محلول منتقل می شود تا مقداری از محلول بخار گردد. سپس آب خالص با فشار بالا حرکتش را از طریق ادامه سیکل ادامه می دهد. محلول گرم آب – لیتیوم بروماید که در آب ضعیف است سپس از یک مبدل حرارتی عبور می کند که مقداری تبادل حرارت با محلول قوی خارج شده از پمپ انجام می-دهد و فشارش تا فشار ابزوربر کاهش می¬یابد (شکل 1). در مقایسه با سیستم های تراکم بخار، سیستم های تبرید جذبی یک فایده اصلی دارند: یک مایع بجای بخار متراکم می گردد. کار جریان پایا، متناسب با حجم مخصوص است و بنابراین کار ورودی برای سیستم های تبرید جذبی بسیار کم است و اغلب در تحلیل سیکل صرفنظر می گردد. عملکرد این سیستم براساس انتقال حرارت از یک منبع خارجی است. بنابراین، سیستم های تبرید جذبی بعنوان سیستم های رانده شده حرارتی طبقه بندی می شوند ]1[. این سیستم ها بدون زیان نیستند. آن ها بزرگ، پیچیده و البته گران هستند. با این حال، آن ها از لحاظ اقتصادی زمانی یک سیستم رقابتی هستند که یک منبع انرژی در دسترس باشد که اگر استفاده نشود تلف خواهد شد. آن ها عموما در کاربرد های صنعتی استفاده می شوند