تحلیل اگزرژی-اقتصادی و مقایسه سیکل‌های سرمایشی جذبی خورشیدی با سیال عامل‌های آب-آمونیاک و آمونیاک-نمک
الموضوعات :ریحانه ربیعی 1 , مهدی برجی 2 , آدمین کاظمی 3
1 - گروه مهندسی مکانیک، واحد بندرانزلی، دانشگاه آزاد اسلامی، بندرانزلی، ایران
2 - گروه مهندسی مکانیک، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران
3 - گروه مهندسی مکانیک، واحد بندرانزلی، دانشگاه آزاد اسلامی، بندرانزلی، ایران
الکلمات المفتاحية: تحلیل اگزرژی-اقتصادی, سیکل جذبی, کلکتور خورشیدی, آب-آمونیاک, آمونیاک-نمک,
ملخص المقالة :
این پژوهش، عملکرداگزرژی و اگزرژی-اقتصادی شش پیکره بندی چیلر را برای تولید 300 کیلوات سرمایش مورد تحلیل و مقایسه قرار می‌دهد. پیکره‌بندی‌های مورد بررسی شامل سیکل سرمایشی جذبی ساده و سیکل سرمایشی ترکیبی جذبی-اجکتوری با استفاده از سیال عامل های آب-آمونیاک، آمونیاک-لیتیم نیترات و آمونیاک-سدیم تیوسیانات با محرک کلکتور خورشیدی صفحه تخت و تانک ذخیره است. هدف پژوهش حاضر این است که تعیین کند کدام یک از سیالات عامل بر مبنای آمونیاک عملکرد بهتری در این سیکل‌های سرمایشی دارند. نتایج نشان داد که با افزایش دمای ژنراتور در سیکل های جذبی و همچنین با افزایش نسبت فشار اجکتور در سیکل ترکیبی جذبی-اجکتوری با سیال عامل آمونیاک-سدیم تیوسیانات، فاکتورهای خورشیدی و اقتصادی در سیکل های مذکور بهبود پیدا می کند در مقایسه با این دو سیکل با سیال عامل های آب-آمونیاک و آمونیاک-لیتیم نیترات به خصوص در دماهای بالای ژنراتور. در ارتباط با هزینه واحد تولید برودت، سیکل های مورد مطالعه با سیال عامل آمونیاک-لیتیم نیترات عملکرد بهتری را نشان می دهند.
[1] Mishra R.S and Singh Harwinder, Detailed parametric analysis of solar driven supercritical CO2 based combined cycle for power generation, cooling
and heating effect by vapor absorption refrigeration as a bottoming cycle; Thermal Science and Engineering Progress, p. 397-410, 2018. [2] Pourasl H, Vatankhah Barenji R and Khojastehnezhad V, Solar energy status in the world: A comprehensive review; Energy Reports, p. 3474-3493, 2023.
[3] Arroyo A, Basurto N, Casado-Vara R, Timiraos M and Calvo-Rolle J. A Hybrid Intelligent Modeling approach for predicting the solar thermal panel energy production; Neurocomputing, p. 126997, 2024.
[4] Buragohain S, Mohanty K and Mahanta P. Experimental investigations of a 1 KW solar photovoltaic plant in standalone and grid mode at different loading conditions; Sustainable Energy Technologies and Assessments, p. 100796, 2020.
[5] Bellos E, Chatzovoulos I and Tzivanidis C, Yearly investigation of a solar-driven absorption refrigeration system with ammonia-water absorption pair; Thermal Science and Engineering Progress, p. 100885, 2021.
[6] Yu X, Jiang S and Zhang S. Energy, exergy, economic and environmental assessment of solar photovoltaic direct-drive refrigeration system for electronic device cooling; Renewable Energy, p. 119538, 2023.
[7] Mateo-Villanueva M and Echarri R, Solar adsorption refrigeration system: Comparison between equilibrium, universal and transient model; International Journal of Refrigeration, p. 23-33, 2024.
[8] Pataro I M.L, Gil J.D, Guzman J L, Berenguel M and Lemos J, Hierarchical control based on a hybrid nonlinear predictive strategy for a solar-powered absorption machine facility; Energy, p. 126964, 2023.
[9] Mendiburu AZ, Roberts JJ, Rodrigues LJ and Verma SK, Thermodynamic modelling for absorption refrigeration cycles powered by solar energy and a case study for Porto Alegre, Brazil; Energy, p. 126457, 2023.
[10] Siddique MZ, Badar A W, Siddiqui M S, Butt F S, Saleem M, Mahmood K and Fazal I, Performance analysis of double effect solar absorption cooling system with different schemes of hot/cold auxiliary integration and parallel-serial arrangement of solar field; Energy, p.123299, 2022.
[11] Bellos E, Tzivanidis C and Antonopoulos KA. Exergetic, energetic and financial evaluation of a solar driven absorption cooling system with various collector types; Applied Thermal Engineering, p.749–59, 2016.
[12] Liang X, Zhou S, Deng J, He G and Cai D, Thermodynamic analysis of a novel combined double ejector-absorption refrigeration system using ammonia/salt working pairs without mechanical pumps; Energy, p. 185: 895-909, 2019.
[13] Dhahi Gharir A and Garousi Farshi L, Proposal of a double ejector-two flash tank absorption refrigeration cycle: Energy, exergy and thermoeconomic evaluation; Case Studies in Thermal Engineering, p. 103498, 2023.
[14] Garousi Farshi L, Mosaffa AH, Infante Ferreira CA and Rosen MA, Thermodynamic analysis and comparison of combined ejector-absorption and single effect absorption refrigeration systems; Applied Energy, p. 335-346, 2014.
[15] Kumar A and Modi A, Thermodynamic analysis of novel ejector-assisted vapour absorption-resorption refrigeration systems; Energy, p: 123154, 2022.
[16] Bellos E, Tzivanidis C and Antonopoulos K.A, Exergetic and energetic comparison of LiCl-H2O and LiBr-H2O working pairs in a solar absorption cooling system; Energy Conversion and Management, p. 453-461, 2016.
[17] Garousi Farshi L, Infante Ferreira CA, Seyed Mahmoudi SM and Rosen MA, First and second law analysis of ammonia/salt absorption refrigeration systems; International Journal of Refrigeration, p.111-21, 2014.
[18] Chen LT, A new ejector-absorber cycle to improve the COP of an absorption refrigeration system; Applied Energy, p. 37-51, 1988.
[19] Vereda C, Ventas R, Lecuona A and Venegas M, Study of an ejector–absorption refrigeration cycle with an adaptable ejector nozzle for different working conditions; Applied Energy, p.305–312, 2012.
[20] Shokati N and Khanahmadzadeh S, The effect of different combinations of ammonia-water Rankine and absorption refrigeration cycles on the exergoeconomic performance of the cogeneration cycle; Applied Thermal Engineering, p.1141-1160, 2018.
[21] Bejan, A. and Moran, M.J., 1996. Thermal Design and Optimization. Wiley. com.
[22] Ahmadi P, Dincer I and Marc A.R, Multi-objective optimization of a novel solar-based multigeneration energy system; Solar Energy, p. 576-591, 2014.
[23] Ahmadi Boyaghchi F, Mahmoodnezhad M and Sabeti V, Exergoeconomic analysis and optimization of a solar driven dual-evaporator vapor
compression-absorption cascade refrigeration system using water/CuO nanofluid; Journal of Cleaner Production, p. 970-985, 2016. [24] Misra R.D, Sahoo P.K, Sahoo S and Gupta A, Thermoeconomic optimization of a single effect water/LiBr vapour absorption refrigeration system; International Journal of Refrigeration, p. 158-169, 2003. [25] Garousi Farshi L, Mahmoudi S, Rosen M, Yari M and Amidpour M, Exergoeconomic analysis of double effect absorption refrigeration systems; Energy Conversion and Management, p. 13-25, 2013.
[26] Bai H, Luo S, Zhao X, Zhao G and Yang G, Comprehensive assessment of a green cogeneration system based on compressed air energy storage (CAES) and zeotropic mixtures; Energy, p.124190, 2022.
[27] Economic indicators. Marshall & Swift Equipment Cost Index, Chemical Engineering, September 2021.
[28] Salehi S and Yari M, Exergoeconomic assessment of two novel absorption-ejection heat pumps for the purposes of supermarkets simultaneous
heating and refrigeration using NaSCN/NH3, LiNO3/NH3 and H2O/NH3 as working pairs; International Journal of Refrigeration, p.178-195, 2019. [29] Infante Ferreira CA, Thermodynamic and physical property data equations for ammonia-lithium nitrate and ammonia-sodium thiocyanate
solutions; Solar Energy, p. 231-236, 1984. [30] Aman J, Ting D.S-K and Henshaw P, Residential solar air conditioning: Energy and exergy analyses of an ammonia-water absorption cooling system; Applied Thermal Engineering, p.424-432, 2014.
