تحليل ترموديناميکی

بررسی نقش برج خنک کن در سیستمهای چیلر
تحليل ترموديناميکی
بهمن ۱۵, ۱۳۹۷
طراحی اجزای چيلر جذبی
طراحی اجزای چيلر جذبی
بهمن ۲۳, ۱۳۹۷

تحليل ترموديناميکی

تحليل ترموديناميکی

تحليل ترموديناميکی

براي واحد جاذب نيز باتوجه به شكل ( ٧٢) معادلات بقاي جرم كلي محلـول و بقـاي جرم جزء ليتيوم برومايد به ترتيب به صورت زير ميباشند :

تحليل ترموديناميکی

از داده های اوليه غلظـت محلـول ورودی جـاذب را داريـم ( % x6 = 63) بنـابراين درمعادلات بالا دو مجهول داريم كه از حل معادلات آنها را به دست ميآوريم. (دبی جرمی خروجی واحد جاذب) به صورت زير بدست ميآيد :

تحليل ترموديناميکی

و دبی ورودی جاذب به صورت زير محاسبه ميشود:

تحليل ترموديناميکی

با نوشتن معادله بقاي جرم پمـپ محلـول،مقـدار دبـي جرمـي ورودی بـه ادکتـور (مقداری از محلول كه سیركوله میشود) را به دست میآوریم: با توجه به (شكل ٧-٢) داریم:

تحليل ترموديناميکی

البته با نوشتن بقای جرم ادكتور نیز میتوانستیم را محاسبه كنیم كه نتیجه یكـی است. مقدار كار انجام شده به واحد جرم پمپ محلول از رابطه زیر محاسبه میكنیم:

تحليل ترموديناميکی

حجم مخصوص محلول را با توجه به روابط فصل چهارم محاسـبه مـيكنـيم نتیجه بـه صورت زير است:

تحليل ترموديناميکی

با جايگذاری داريم:

تحليل ترموديناميکی

توان تئوری پمپ عبارت است از:

تحليل ترموديناميکی

با توجه به كار پمپ، ميتوان آنتالپی را در خروجی پمپ محاسبه كنيم:

تحليل ترموديناميکی

با داشتن دما و غلظت در نقطه ١ (خروجي ابزبر و ورودی پمپ) ميتوانيم از ديـاگرام h-T-X آنتالپی را در اين نقطه محاسبه كنيم:

تحليل ترموديناميکی

با داشتن كار پمپ، ميتوانيم آنتالپی خروجـی پمـپ را بـا نوشـتن بقـای انـرژی پمـپ محاسبه كنيم:

تحليل ترموديناميکی

كه از آن داريم:

تحليل ترموديناميکی چیلر

مشاهده ميشود كه چون كار پمپ ناچيز است تغييرات زيادي و آنتالپی و دمـا حاصل نميشود. بنابراين داريم:
تحليل ترموديناميکی چیلر
حال معادله بقای انرژی را برای مبدل حرارتی مینویـسیم تـا خـواص نقطـه ٥ (محلـول غلیظ خروجی مبدل) را بدست آوریم:

تحليل ترموديناميکی چیلر

بنابراين داريم:

تحليل ترموديناميکی چیلر

با جايگذاری داريم:

تحليل ترموديناميکی چیلر

با داشتن آنتالپی از دیاگرام h-T-X دما را به دست میآوریم:

تحليل ترموديناميکی

با نوشتن معادله بقای انرژی برای ادکتـور، آنتـالپی نقطـه ٦(خروجـی ادکتـور و ورودی ادکتور ) را بدست می آوریم. با توجه به (شکل ٧-٢) داریم:

تحليل ترموديناميکی

بنا بر اين داريم:

تحليل ترموديناميکی چیلر

محاسبه بار حرارتی اجزای سیكل

ابتدا بار حرارتی ژنراتور را محاسبه میكنیم، برای این كار ابتدا باید خـواص بخـار مبـرد خروجی ژنراتور را به دست آوریم. با توجه به اینكه در ژنراتور یك محـدوده دمـا بـرای پوشـش محلول داریم دمای بخار خروجی ژنراتور، براسـاس شـرایط میـانگین نقطـه ورودی و خروجـی ژنراتور (نقاط ٢و ٤) محاسبه میكنیم، بنابراین ابتدا غلظت متوسط محلول ژنراتور را بـه دسـت میآوریم :

تحليل ترموديناميکی چیلر

 

از دیاگرام P-T-X دمای متوسط ژنراتور را به دست میآوریم :

با توجه به جداول بخارآب، آنتالپی بخار خروجی ژنراتور عبارتست از :

تحليل ترموديناميکی چیلر

و آنتالپی محلول ژنراتور از دياگرام h-T-X برابر است با :

تحليل ترموديناميکی چیلر

با نوشتن معادله بقای انرژی، بار ژنراتور محاسبه میشود :

تحليل ترموديناميکی چیلر

با جایگذاری داریم:

تحليل ترموديناميکی چیلر

با نوشتن بقای انرژی ابزربر، بار ابزربر را نیز محاسبه می کنیم :

تحليل ترموديناميکی چیلر

با جایگذاری داریم :

تحليل ترموديناميکی چیلر

با داشتن خواص مبرد در ورودی و خروجی کندانسور واستفاده از بقای انرژی بار کندانسور به ترتيب زير محاسبه ميشود :

تحليل ترموديناميکی چیلر

بار برج خنک کن مجموع بار کندانسور و ابزربر است :

محاسبه بار حرارتی اجزای سیكل

 

محاسبه دبی آب برج خنک کن، آب خنک شده، بخار مصرفی :

با توجه به بار برج خنک کن و دمای ورودی و خروجی آن ، از رابطه زیر دبی آب خنک کن را محاسبه می کنیم :

تحليل ترموديناميکی چیلر

بنابراين داريم :

تحليل ترموديناميکی چیلر

دمای آب خنک کن ورودی کندانسور را می توان از رابطه زیر محاسبه کرد :

تحليل ترموديناميکی چیلر

بنابر این دمای ورودی به صورت زیر است:

محاسبه دبی آب برج خنک کن، آب خنک شده، بخار مصرفی :

دبی آب خنک شده برای مصرف در ساختمان را می توان با توجه به بار اواپراتور محاسبه کرد :

تحليل ترموديناميکی چیلر

با توجه به بار ژنراتور ،دبی بخار مصرفی را محاسبه می کنیم :

تحليل ترموديناميکی چیلر

از جداول بخار آب :

تحليل ترموديناميکی چیلر

بنا براين :

تحليل ترموديناميکی چیلر

ضريب عملکرد سيکل 


ضريب عملکرد را از معادله زير تعيين ميکنيم :

ضريب عملکرد سيکل 

با توجه به کاتالوگ کل کار مصرفی پمپ ها،شامل پمپ محلول، پمپ مبرد و پمپ خلا ١٥ کیلو وات است.بنابراین :

تحليل ترموديناميکی چیلر

طراحی اجزای چيلر جذبی

کندانسور
تقطیر کننده به کار رفته در چیلرهای جذبی لیتیم – برماید، از نوع پوسته و لوله می باشد. لوله های موجود در پوسته، به صورت دسته لوله افقی و با آرایش مثلثی می باشد. بر اساس در نظر گرفتن انبساط گرمایی، صفحه لوله یک انتها شناور در نظر گرفته می شوئد. شکل (٥-٦) بخار خروجی از مولد بخار، پس از ورود به تقطیر کننده، به صورت لایه ای بر روی دسته لوله تقطیر کننده تقطیر می شوند. بخار تقطیر شده در پائین تقطیر کننده جمع، و از آنجا از طریق لوله رابط بین تقطیر کننده و تبخیر کننده، وارد تبخیر کننده می شوند. تقطیر کننده های پوسته و لوله با دسته لوله افقی که در صنعت رایج می باشد، همانند شکل (٨-١) می باشند. همانطور که مشاهده می شود، بخار از ابتدای تقطیر کننده از طریق نازل وارد پوسته شده و در حین حرکت در امتداد طول دسته لوله تقطیر نیز صورت می گیرد. پوسته می تواند با آرایش F ،E باید آرایش دیگری باشد. در این نوع تقطیر کننده ها سرعت بخار قابل ملاحظه بونده و از شاخص های مهم طراحی، محاسبه افت فشار مجاز بخار در امتداد تقطیر کننده می باشد. در صورتی که در تقطیر کننده چیلرهای جذبی، بخار خروجی از مولد بخار در طول پوسته وارد تقطیر کننده شده و از یک نقطه وارد نمی شود و بر خلاف تقطیر کننده های رایج صنعتی مسیری کوتاه عمود بر پوسته را طی می کند. این پدیده سبب می شود که بخار به آرامی به صورت لایه ای (تقطیر لایه ای و آرام) بر روی لوله های تقطیر کننده تقطیر شود، ضمن اینکه افت فشار اندکی در بخار صورت می گیرد. از آنجا که بخار در طول دسته لوله تقطیر کننده جریان ندارد، بافل های طراحی شده برای تقطیر کننده صرفا نقش نگهدارنده لوله ها را دارند و از ارتعاش جلوگیری می کنند و در توزیع بخار تأثیری ندارند.

 طراحی اجزای چيلر جذبی

شکل-(٨-١) یک کندانسور معمول صنعتی.در کندانسورچیلر جذبی بخار درتمام طول کندانسوروارد پوسته می
شود واز این لحاظ با کندانسور های معمولی متفاوت است.

 

مشخصات کندانسور


با توجه به داده های ورودی و خروجی تحلیل ترمودینامیکی به مشخصات زیر را برای کندانسور داریم:

مشخصات کندانسور

لوله ها را يک پاس، با قطر و آرايش مثلثی انتخاب مي کنيم :

تحليل ترموديناميکی چیلر

دسته لوله را يک پاس در نظر مي گيريم. (N p = 1 )

١- تجربه نشان داده که فشار کندانسور اندکی که از ژنراتور کمتر است، بنابراین دمای اشباع را به جای ٤٥ ،٤٧°C پوسته را نیز یک پاس از نوع E در نظر می گیریم.

 

محاسبه تعداد لوله ها


توجه به جداول ( B-٢) و  ( B-١) پیوست یک U برای مبدل در نظر می گیریم. سپس آنرا تصحیح می کنیم.

تحليل ترموديناميکی چیلر

دمای متوسط لگاریتمی کندانسور را محاسبه می کنیم (جریان مخالف) :

تحليل ترموديناميکی چیلر

جریان متقاطع می باشد و برای ،LMTD یک ضریب باید در نظر بگیریم اما با توجه به نمودار(٨-٤) ، R = ٠ و ضریب تصحیح تقریبا ١ است. حال سطح انتقال حرارت لازم را محاسبه می کنیم.

تحليل ترموديناميکی چیلر

با توجه به سطح به دست آمده، تعداد لوله های مورد نیاز را محاسبه می کنیم.

تحليل ترموديناميکی چیلر

تحليل ترموديناميکی چیلر

 

محاسبه ضریب انتقال حرارت سمت لوله:

عدد رینولدز را در داخل لوله ها محاسبه می کنیم:

تحليل ترموديناميکی چیلر

تحليل ترموديناميکی

تحليل ترموديناميکی

با توجه به اینکه جریان آشفته است از رابطه دیتیوس و بولتر (٦-٥) ضریب انتقال حرارت داخل لوله را محاسبه می کنیم.

تحليل ترموديناميکی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Call Now Buttonتماس - بخش فروش