مجله تاسیسات

بررسی تجربی تاثیر نبولایزر بر ضریب عملکرد سیستمهای تهویه مطبوع انبساط مستقیم

نویسندگان :

لمین جودت” PhD | گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران مجتبی نجفيان MSc بخش تحقیق و توسعه، شرکت توسعه فناوری، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران

چکیده

در این پژوهش به صورت تجربی، با استفاده از تکنولوژی نبولایزر، اثر تزریق آب تقطیر شده در کویل تبخیر کننده، بر هوای ورودی چگالنده در جهت افزایش ضریب عملکرد سیستم های تهویه مطبوع انبساط مستقیم مطالعه شده است. دستگاه آزمایشگاهی از یک تونل تهویه مطبوع به ابعاد 200*35*35 سانتی متر تشکیل شده است که دارای یک چرخه تبرید تراکمی به ظرفیت یک تن تبرید یا مبرد R404a است.

سیستم کنترلی و ثبت داده ها به همراه سنسورهای فشار و دمای نصب شده در نقاط مختلف این دستگاه، قابلیت ثبت داده های اندازه گیری را با دقت خوب تامین نموده است. نتایج نشان می دهد استفاده از نبولایزر  سبب کاهش فشار خروجی و توان مصرفی کمپرسور شده و ضریب عملکرد چرخه تبرید را افزایش خواهد داد. با افزایش دمای هوای عبوری از سطح چگالنده، استفاده از نبولایزر اثربخشی بیشتری خواهد داشت.

با افزایش دمای هوای عبوری چگالنده از ۲۱ به ۳۶ درجه سانتی گراد، استفاده از نبولایزر موجب کاهش فشار خروجی کمپرسور تا پیش از ۲۷%، کاهش توان مصرفی کمپرسور پیش از ۸ و افزایش ضریب عملکرد چرخه تبرید بیش از ۶۴% خواهد شد نتایج نشان می دهد تکنولوژی نبولایزر در روزهای گرم سال می تواند با بازیافت آب اتلافی سیستم های تهویه مطبوع، به عنوان روشی عملی و کم هزینه جهت افزایش ضریب عملکرد سیستم های تهویه مطبوع انبساط مستقیم استفاده شود.

مقدمه

با توجه به کاربرد گسترده سیستم های تهویه مطبوع انبساط مستقیم در مصارف خانگی و صنایع و سهم عمده این سیستمها در مصرف انرژی الکتریکی، طراحی روش هایی که باعث کاهش و بهینه شدن مصرف شود یکی از اهداف مهندسین در این زمینه بوده است. ظرفیت مناسب آب تقطیر شده در کویل های برودتی و دفع میزان قابل تو جهی از انرژی حرارتی چگالنده به محیط می تواند معیار قابل قبولی برای انتخاب روشی مناسب به منظور بازیابی انرژی اتلافی باشد[1].

در سالهای اخیر با توجه به مشکلات زیست محیطی ناشی از گرمایش کره زمین و اهمیت صرفه جویی در مصرف انرزی، محققان بسیاری روش های متعددی برای باریابی انرژی اتلافي و افزایش ضریب عمکرد چرخه های تبرید پیشنهاد داده اند. با توجه به متفاوت بودن موقعیت جغرافیایی و هزینه های تامین انرژی، همواره صحبت در مورد درکارآمد بودن این روشها با شک و تردید همراه بوده است.

جیانگ و همکاران [2] بازیافت انرژی حرارتی چگالنده های هوایی کولرهای گازی را به صورت آزمایشگاهی مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. آنها مشاهده نمودند که با این روش می توان به صورت مداوم آب گرم مصرفی تولید نمود و ضریب عملکرد سیستم تبريد تا ۳۸/۶ % نسبت به حالت بدون مبدل افزایش خواهد یافت. وانگ و همکاران [3] بازیافت انرژی برای سیستم تهویه مطبوع انبساط مستقیم یک ساختمان مسکونی را مطالعه کردند. جهت انجام این کار آزمایشگاهی از یک مخزن آب به همراه مبدل حرارتی استفاده نمودند به گونه ای که مبدل حرارتی و مخزن آب مرتبط با آن، در مسیر موازی با چگالنده هوایی قرار گرفت.

آنها مشاهده نمودند که با این روش بازیافت حرارت چگالنده، علاوه بر تامین آب گرم مصرفی، می توان ضریب عملکرد سیستم تهویه مطبوع انبساط مستقیم را تا ۱۰% بهبود بخشید و همچنین نتایج آنها نشان داد دمای متوسط مخزن آب گرم بر ضریب عملکرد تاثیر دارد.

چاونگسا و دانگتونگسوک (4) امکان استفاده از یک پمپ حرارتی به ظرفیت یک تن تبرید را جهت تامین آب گرم مصرفی مطالعه نموده و تاثیر آن را روی ضریب عملکرد چرخه تبريد بررسی نمودند. نتایج آنها نشان داد که با استفاده از مخزن تامین آب گرم مصرفی علاوه بر ذخیره انرژی می توان مصرف توان الکتریکی کمپرسور را کاهش داد. چیا و الى اكل بازیافت انرژی سیستم های تهویه مطبوع در تولید آب گرم مصرفی را برای ساختمان های مسکونی شهر هنگ کنگ مطالعه نمودند.

آنها دریافتند که این روش به عنوان روشی ارزشمند می تواند در تولید آب گرم مصرفی ساختمان های مسکونی استفاده شود و علاوه بر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می تواند در حدود %۹/۳ انرژی مصرفی ساختمان های مسکونی مورد مطالعه را کم کرده و مصرف سوخت را نیز تا ۵۰% کاهش دهد.

جادهاو و همکاران ، به بررسی آزمایشگاهی بازیافت انرژی حرارتی چگالنده یک یخچال به ظرفیت ۹۰ اليتر پرداختند نتایج نشان داد که می توان از انرژی چگالنده جهت تامین آب گرم مصرفی تا دمای ۴۷ درجه سانتی گراد استفاده نمود و این روش ضریب عملکرد سیستم را افزایش خواهد داد.

عزیز و همکاران در رابطه با بازیافت انرژی اتلافي چگالنده کولرهای گازی خانگی مطالعه کردند. آنها در دستگاه آزمایشگاهی یک کوپل مستغرق در مخزن آب به ظرفیت 50 لیتر، بین کمپرسور و چگالنده یک دستگاه کولر گازی خانگی تعبیه نمودند. تحقیقات آزمایشگاهی آنها نشان داد با استفاده از این کوپل مستغرق ضریب عملکرد چرخه تبرید و انرژی مصرفی کمپرسور به ترتیب در حدود ۱۲ و ۲% افزایش خواهد یافت و انرژی بازیافت شده را می توان برای تولید آب گرم با دمای ۶۴ درجه سانتی گراد برای مصارف مسکونی استفاده کرد.

ویسی و حاجی دا ولو با مدل سازی چرخه تبرید تراکمی یک دستگاه کولر گازی دوتکه نشان دادند که افزایش دمای هوای محیط باعث افزایش کار مصرفی کمپرسور و کاهش ضریب عملکرد چرخه تبرید خواهد شد. در حالی که افزایش رطوبت نسبی محیط سبب بهبود انتقال حرارت از چگالنده می شود، طوری که افزایش ۱۳/۳۸ ، کاهش می یابد که این موضوع سبب کاهش انتشار ۵۹۰ کیلوگرم کربن دی اکسید در سال، برای سیستم مورد بررسی می شود. رام و سوني 101]، به مطالعه یک چرخه تبرید آزمایشگاهی پرداختند که در آن از یک کمپرسور ۱۰۰ وات با چگالنده R134a، یک مبدل حرارتی با لوله های مسی به عنوان چگالنده لوله مویین (منبسط کننده) و یک کوپل مسی غوطه ور در ظرف آبی با حجم ۴/۴ لیتر به عنوان تبخیرکننده استفاده شده بود.

آنها با اضافه کردن یک کویل مسی غوطه ور در ظرف آبی به حجم ۴/۲ لیتر پین کمپرسور و چگالنده تحت عنوان محفظه سرد، آن را در سه حالت خالی بودن محفظه سرد، پربودن محفظه سرد با آب ساکن و پربودن محفظه سرد در حالی که آب با دبی ۱۶۶ لیتر بر ثانیه و سرعت ۴/۱۴ متر بر ثانیه در محفظه گردانده می شود، آزمایش کردند. بهترین نتایج در حالت پربودن محفظه سرد با آب ساکن اتفاق افتاد.

نتایج نشان داد کمترین دمای خروجی چگالنده کمترین کار کمپرسور همچنین بیشترین مقدار ضریب عملکرد چرخه تبريد در حالت پربودن محفظه سرد با آب ساکن اتفاق می افتد، همچنین مشاهده شد دمای آب در ظرف آبی که به عنوان تبخیر کننده استفاده شده بود حداکثر به ۴۴ درجه سانتی گراد می رسد. ژانگ و همکاران [11]، به مطالعه سيستمي پرداختند که به وسیله آن بتوانند انرژی اتلافی از هوای برگشتی را بازیابی نمایند، آنها با استفاده از یک چگالنده که یک بخش آن در مسیر هوای رفت، یک بخش در مسیر هوای برگشت و بخش اصلی در معرض فن در هوای آزاد قرار دارد، اتلاف انرژی در کانال هوای برگشتی را در چرخه سرمایش بازیابی کردند.

با مدل سازی سیستم برای دمای حباب خشک ۳۰ تا ۳۸ درجه سانتی گراد و دمای حباب در ۲۸ درجه سانتی گراد مشاهده کردند که ضریب عملکرد چرخه تبريد از ۳/۹ به ۳/۱ کاهش می یابد، این موضوع درنتیجه افزایش دمای سطح چگالنده در اثر افزایش دمای حباب خشک خارج است.

ناکاوو و همکاران [12]، به مطالعه آزمایشگاهی استفاده از لوله های حرارتی جهت افزایش ضریب عملکرد سیستم های تهویه مطبوع انبساط مستقیم پرداختند. نتایج آنها نشان داد که استفاده از لوله های حرارتی در این سیستم ها موجب افزایش ۳/۱۱ درصدی ضریب عملکرد خواهد شد. آناند و موروگاول [13]، با استفاده از مدل سازی ریاضی به مطالعه اثر تزریق قطرات آب شور بر سطح چگالنده یک سیستم تهویه مطبوع انبساط مستقیم پرداختند.

در دستگاه پیشنهادی قطرات تزریق شده آب شور پس از تبخیر در سطح چگالنده، توسط جریان هوای برگشتی از سطح اوپراتور عبور نموده و وارد ساختمان می شود. مطالعات تئوری آنها نشان داد که این روش، فشار مبرد خروجی چگالنده را حدود ۱۶% کاهش داده و موجب کاهش ۲۲ درصدی کار کمپرسور می شود که در نتیجه آن ضریب عملکرد دستگاه نیز افزایش می یابد.

امروزه در بسیاری از صنایع روش های رطوبت زنی که با بازده بالاتر و دستگاه های کوچکتر انجام شود بسیار مورد علاقه است استفاده از حوزه های مافوق صوت در تبخیر مایعات می تواند کاربردهای فراوانی در صنایع داشته باشد. یکی از اهداف استفاده از امواج مافوق صوت، افزایش نرخ تبخیر است که نقش کلیدی در فرآیندهای رطوبت زنی، احتراق سوخت های مایع، مصرف پزشکی و غیره دارد. پدیده تولید مه آب با استفاده از امواج مافوق صوت، اولین بار توسط وود و لامیس [14] گزارش شد.

این تکنولوژی امروزه به طور شایع برای انتقال داروهای افشانه ای در بیماران ریوی استفاده می شود[15]. مزایای استفاده از تکنولوژی نبولایزر (Nebulizer) نظیر مصرف انرژی پایین، افزایش نرخ تبخیر، ابعاد کوچک دستگاه و قابلیت کنترل بهتر سبب شده است که در سال های اخیر محققان، تحقیقات گسترده ای را در زمینه استفاده از نبولایزر در صنايع تهویه مطبوع، خشک کردن میوه ها و سبزیجات 19-16).

احتراق [21 ,20]، و غیره انجام دهند. پاوا22] به صورت آزمایشگاهی، استفاده از سیستم نبولایزر و امواج مافوق صوت در دستگاههای تهویه مطبوع را مورد بررسی قرار داد. او توانست با استفاده از تکنولوژی مافوق صوت، سیستم تهویه تبخیری با بازدهی بالا بسازد. کارسل و همکاران (19)، در مطالعات آزمایشگاهی نشان دادند که با استفاده از امواج مافوق صوت در فرآیند خشک کردن میوه ها می توان علاوه بر افزایش راندمان و سرعت فرایند، مصرف انرژی را هم کاهش داد.

جودت و همکاران [20]، در مطالعات آزمایشگاهی نشان دادند که با تزریق آب و ترکیبات نفتی با استفاده از دستگاه نبولایزر می توان علاودير افزایش راندمان مشعل های گازی مقدار آلاينده ها را نیز کاهش داد. جانسون و همکاران [21]، کاربرد امواج مافوق صوت را در تزریق سوخت موتورهای گازوییل سوز به صورت آزمایشگاهی مطالعه نمودند و بیان کردند استفاده از این تکنولوژی میتواند افزایش راندمان و کاهش میزان آلایندگی شود.

با وجود تمام تحقیقاتی که در زمينه بهینه سازی سیستمهای تهویه مطبوع انجام گرفته است با توجه به استفاده روزافزون از سیستم های تبرید تراکمی، نیاز به تکمیل تحقیقات و یافتن روش های عملی جهت بازیابی انرژی و افزایش ضریب عملکرد چرخه های تبرید احساس می شود. هدف از انجام این پژوهش استفاده از تکنولوژی نبولایزر در سیستم های پرکاربرد تهویه مطبوع انبساط مستقیم است. لذا در این پژوهش با بازيافت آب اتلافی در کویل اوپراتور سیستم تبريد و تزریق آن بر جریان هوای ورودی تقطیرکننده، به صورت تجربی تاثیر استفاده از نبولایزر  بر ضريب عملکرد سیستمهای تهویه مطبوع انبساط مستقیم بررسی می شود.

 شرح دستگاه و روش انجام آزمایش

جهت انجام آزمایش، از یک بستر آزمون تهویه مطبوع شامل چرخه تبريد و تونل تهویه مطبوع به ابعاد ۳۵*۳۵*۲۰ سانتی متر استفاده شده است. تونل تهویه مطبوع مجهز به یک فن دمنده با قابلیت کنترل دور با دقت یک دور بر دقیقه و حداکثر ظرفیت اسمی ۱۶۰۰ متر مکعب در ساعت است که امکان انجام آزمایش برای دبی های هوای مختلف را فراهم می آورد. سرعت هوای درون محفظه آزمون با استفاده از بادسنج حرارتی اندازه گیری می شود.

جهت تنظیم دمای هوا، از یک عدد تبخیرکننده با توان یک تن تبرید و دو عدد گرم کن به ظرفیت ۳۵۰۰ و ۲۵۰۰ وات که به ترتیب قبل و بعد از تبخیرکننده قرار گرفته اند، استفاده شده است. جهت کنترل دما از سیستم پی آی دی (PID) استفاده شده است. رطوبت نسبی هوا به وسیله دو عدد سنسور که در ورودی و خروجی تونل باد قرار گرفته و دمای هوا با دو عدد ترموکوپل نوع T با دقت 4/۲ درجه سانتی گراد در ورودی و خروجی تونل باد اندازه گیری شده است.

در شکل ۱ سیستم تهویه مطبوع مورد استفاده برای انجام آزمایش نمایش داده شده است. جزییات سیستم تهویه مطبوع دستگاه آزمایشگاهی مورد نظر در شكل ۲ نشان داده شده است. همان طور که مشاهده می شود این سیستم تهویه مطبوع دارای چرخه تبريد شامل تبخیرکننده کمپرسور، چگالنده، شیر انبساط، صافی خشک کن و شیر برقی است، برای اندازه گیری دبی آب عبوری از مبدل حرارتی، از یک دبی سنج آنالوگ با دقت 0/1+- لیتر بر دقیقه استفاده شده است.

جهت ثابت نگه داشتن دمای هوای ورودی به تبخیر کننده و تغییر دمای سطح چگالنده از دو عدد گرمکن هوا، به ظرفیت ۳۵۰۰ وات استفاده شده است که قبل و بعد از تبخیرکننده قرار گرفته اند. جهت کنترل دما از کنترل کننده پی آی دی استفاده شده است. جهت اندازه گیری دمای مبرد در نقاط مختلف چرخه از سه عدد ترموکوپل نوع تی (T) با دقت ۸/۲ درجه سانتی گراد استفاده شده است. همچنین فشار مبرد در نقاط مختلف چرخه توسط شش عدد فرستنده فشار با دقت ۵% اندازه گیری می شود.

جهت تزریق آب بازيافت شده در کویل تسخیرکننده سیستم تهویه مطبوع، به هوای ورودی چگالنده از دستگاه نبولایزر استفاده شده است. سیستم پی ال سی (PLC نصب شده بر روی دستگاه به همراه نمایشگر لمسی آن قابلیت کنترل و ثبت کلیه فرآیندهای تهویه و تبرید را دارا است. در جدول ۱ مشخصات لوازم اندازه گیری به کار رفته در بستر آزمون تهویه مطبوع به همراه دامنه کاربرد، تعداد و دقت آنها آمده است قبل از شروع آزمایش کلیه سنسورهای اندازه گیری کالیبره شده اند. برای اطمینان از صحیح بودن نتایج به دست آمده، آزمایش ها در دو نوبت تکرار و عدم قطعیت توسعه یافته اندازه گیری هر پارامتر با سطح اطمینان ۹۰% محاسبه شده است .

شرح دستگاه نبولایزر

نبولایزر مورد استفاده از نوع مافوق صوت بوده که برای ساخت ذرات افشانه ای از کریستال پیزوالکتریک با قابلیت ارتعاش در فرکانس های بالا، استفاده می کند. مبدل پیزوالکتریک، سیگنال الکتریکی اعمال شده را به نوسانات مکانیکی تبدیل می نماید. این نوسانات امواج صوتی با فرکانس یک تا ۲/4 مگاهرتز در محفظه دستگاه ایجاد می کنند.

امواج مافوق صوت ایجادشده توسط پیزوالکتریک ها موجب ایجاد نوسان هایی در سطح مایع می شود، این نوسان ها نیز عامل ایجاد امواج مویین و تشکیل حباب در اثر ایجاد تغییرات فشار در مایع هستند، اگر شدت نوسان ها به اندازه کافی زیاد باشد بر اثر شکست امواج مویین و ترکیدن حباب ها پاشش قطرات صورت می گیرد و پس از آنکه قطرات از فاز مایع وارد فاز گاز شدند با فرکانسی برابر منبع تولید امواج مافوق صوت در حال نوسان است که اگر این فرکانس برابر با فرکانس طبیعی نوسان قطره نیز باشد، فرآیند تشدید باعث فروپاشی قطره و ایجاد قطرات ریز از آن می شود.

با توجه به آنکه در بسیاری از فرآیندها بازده دستگاه با کاهش سایز قطرات افزایش می یابد عواملی که بتواند در این فرآیند قطراتی با سایز کوچک تر ایجاد نماید بسیار مورد توجه است. اندازه قطرات به فرکانس تشديد قطرات، روش تشدید، اندازه و دامنه غالب قطرات جداشده اولیه از فاز مایع و روش انتقال انرژی وابسته است.

دستگاه نبولایزر مورد استفاده در این آزمایش در ابعاد 30*25*55سانتي متر در آزمایشگاه پژوهشي تهویه مطبوع دانشگاه بجنورد، ساخته شده است که قسمت زیرین آن دارای دو مخزن کاملا مستقل بوده و دارای ۱۰ عدد پیزوالکتریک مافوق صوت با قابلیت تنظیم است. منبع تغذیه مقدار جریان و ولتاژ مورد نیاز قطعات برقی را تامین می نماید. قطرات ریز سیال توسط دمنده با قابلیت کنترل، از دستگاه خارج شده و توسط لوله خروجی دستگاه به جریان هوای ورودی به چگالنده تزریق می شود.

جهت ثابت نگه داشتن تقریبی نرخ تزریق در مدت زمان آزمایش، در هر مرحله از آزمایش صرفا یکی از مخازن دستگاه نبولایزر وارد آزمایش شده و مخزن دیگر در حالت آماده به کار قرار می گیرد، با استفاده از مدارهای برقی کنترل کننده سطح جهت ثابت نگه داشتن نرخ تزریق تنظیم می شود. دستگاه نبولایزر مورد استفاده در این پژوهش در شکل های ۳ و ۴ نمایش داده شده است.

معادلات حاکم و روابط

در ادامه معادلات اصلی که در شبیه سازی چرخه تبريد مورد مطالعه در شکل ۲، به کار رفته است، معرفی شده اند.

در رابطه (1) Q◦_Fvaporator ظرفیت تبرید سیستم سرمایشی است که بر اساس بار برودتی مورد نیاز محاسبه شده است. همچنین Q◦_andenser حرارت دفع شده از تقطیر کننده، W◦_ompressor کار مصرفی کمپرسور و W_fan توان مصرفی به خاطر مصرف انرژی فن تبخیر کننده و کندانسور است.

در رابطه های2 و 30 _iso ɳ بازده آیزنتروپیک، _hiso ∆میزان آنتالپی آیزنتروپیک، _hreal ∆میزان آنتالپی واقعی در کمپرسور هستند.

در روابط ۳، ۴ و ۵، m◦میزان دبی جرمی مبرد در چرخه و h_evaporator ∆تغییرات آنتالپی در تبخیر کننده و h_condenser ∆تغییرات آنتالپی در چگالنده است. در رابطه ۶w _inebuttser ◦توان مصرفی دستگاه نبولایزر و w◦_fan توان مصرفی به علت مصرف انرژی فن محوری، تبخیرکننده و چگالنده است.

نتایج

جهت امکان صحت سنجی، آزمایش ها در دو نوبت تکرار و نتایج عدم قطعیت توسعه یافته اندازه گیری هر پارامتر با سطح اطمینان    %۹۰ محاسبه شده و در نمودارها نمایش داده شده است. جهت بررسی بهتر رفتار داده های آزمایشگاهی، نمودارهایی بر نتایج آزمایشگاهی منطبق شده اند، کلیه این نمودارها با استفاده از آنالیز رگرسیون غیرخطی به گونه ای ترسیم شده اند که انحراف معیار خطای تخمین برای هر نمودار به حداقل مقدار ممکن برسد.

اثر تغییرات دمای هوای عبوری از چگالنده بر فشار خروجی کمپرسور در حالت استفاده از نبولایزر و بدون آن، در نمودار ۱ نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش دمای هوای عبوری از چگالنده از ۲۱ به ۳۶ درجه سانتی گراد، فشار خروجی از کمپرسور در حالت بدون استفاده از نبولایزر حدود ۷۱% و در حالت استفاده از نبولایزر نزدیک به ۳۷% افزایش می یابد و در واقع استفاده از نبولایزر سبب کاهش فشار خروجی کمپرسور خواهد شد. نتایج نشان می دهد در دمای هوای ۳۶ درجه سانتی گراد استفاده از نبولايزر باعث کاهش فشار خروجی کمپرسور تا ۲۷% خواهد شد.

همچنین استفاده از نبولایزر باعث می شود که با افزایش دمای هوای عبوری از تقطیرکننده، فشار خروجی کمپرسور با شيب کمتری افزایش یابد. تغییرات دمای هوای عبوری از چگالنده بر توان مصرفی کمپرسور در حالت استفاده از نبولایزر و بدون آن، در نمودار ۲ نشان داده هوای ورودی به چگالنده توان مصرفی کمپرسور افزایش می یابد.

زیرا افزایش دمای هوای ورودی به چگالنده موجب افزایش درجه حرارت متوسط میرد عبوری از چگالنده می شود که در نتیجه آن دمای تقطیر افزایش یافته و این موضوع موجب کاهش راندمان حجمی کمپرسور و افزایش کار مصرفی آن می شود. همچنین این نمودار نشان میدهد که در حالت استفاده از نبولایزر توان مصرفی کمپرسور کاهش یافته و این توان با تغییرات دمای هوای عبوری از تقطیرکننده با شیب کمتری افزایش می یابد.

در دمای هوای ۲۱ درجه سانتی گراد کاهش توان مصرفی کمپرسور حدود ۱/۵% بوده که با افزایش دمای هوای سطح تقطیرکننده به ۳۵ درجه سانتی گراد، کاهش توان مصرفی به بیش از ۸% افزایش می یابد. اثر تغییرات دمای هوای عبوری از چگالنده بر ضریب عملکرد چرخه تبرید در حالت استفاده از نبولایزر و بدون آن، در نمودار ۳ نشان داده شده است. نتایج این نمودار نشان میدهد که با افزایش دمای هوای ورودی به چگالنده ضریب عملکرد چرخه تبرید کاهش می یابد، به طوری که با افزایش دمای هوای عبوری از چگالنده از ۲۱ به ۳۶ درجه سانتی گراد  ضریب عملکرد چرخه تبريد در حالت بدون استفاده از نبولایزر، در حدود ۳% کاهش می یابد که این موضوع را می توان در نتیجه افزایش درجه حرارت متوسط عامل تقطیر عبوری از تقطیرکننده و در نتیجه افزایش کار مصرفی کمپرسور دانست، اما استفاده از نبولایزر باعث افزایش ضریب عملکرد چرخه تبرید خواهد شد.

درصد بهبود ضریب عملکرد چرخه تبرید در حالت استفاده از نبولايزر، برای دماهای مختلف هوای عبوری از سطح چگالنده، در نمودار ۴ نشان داده شده است. نتایج بیان می کند که با افزایش دمای هوای عبوری از سطح تقطیرکننده شیب افزایش ضریب عملکرد افزایش خواهد یافت و استفاده از نبولایزر در دمای بالاتر هوای عبوری از سطح چگالنده، اثربخشی بیشتری خواهد داشت. به طوری که با تغییر دمای هوای عبوری از چگالنده از ۲۱ به ۳۶ درجه سانتی گراد ضریب عملکرد چرخه تبرید از ۲ تا ۶۴% افزایش می یابد.

نتیجه گیری

به صورت آزمایشگاهی، با استفاده از تکنولوژی نبولایزر، آب جمع آوری شده در کوپل تبخیر کننده چرخه تبرید، در هوای عبوری از چگالنده، تزریق شده است و تغییرات فشار و توان مصرفی کمپرسور و ضریب عملکرد چرخه تبرید در حالت استفاده از نبولایزر و بدون آن، برای دماهای مختلف هوای عبوری از سطح چگالنده مطالعه شده است.

خلاصه مهم ترین نتایج آزمایشگاهی به شرح ذیل بیان می شود 1- افزایش دمای هوای عبوری از سطح چگالنده، در حالت استفاده از نبولایزر و بدون آن، موجب افزایش فشار و توان مصرفی کمپرسور شده و ضریب عملکرد چرخه تبرید را کاهش می دهد. – استفاده از نبولایزر سبب کاهش فشار خروجی و توان مصرفی کمپرسور شده و ضریب عملکرد چرخه تبرید را افزایش خواهد داد، همچنین سبب می شود فشار خروجی کمپرسور، توان مصرفی کمپرسور و ضريب عملکرد چرخه تبرید با افزایش دمای هوای عبوری از تقطیرکننده با شیب کمتری تغییر نماید.

٣- با افزایش دمای هوای عبوری از سطح چگالنده استفاده از نبولایزر اثر بخشی بیشتری خواهد داشت به طوری که در دمای هوای ۳۶ درجه سانتی گراد استفاده از نبولایزر باعث کاهش فشار خروجی کمپرسور تا ۲۷%، کاهش توان مصرفی کمپرسور به بیش از ۸% و افزایش ضریب عملکرد چرخه تبرید بیش از ۶۴% خواهد شد .

منابع

1. Chua K), Chou SK, Yang WM. Advances in heat pump systems: A review. Applied Energy. 2010,87(12):36113624.
2. 2- Jiang H, Jiang Y, Wang Y, Ma Z, Yao Y. An experimental study on a modified air conditioner with a domestic hot water supply (ACDHWS). Energy. 2006;31(12):17891803.
3. Wang Y, You Y, Zhang Z. Experimental investigations on a conventional air-conditioner working as air-water heat pump. Procedia Engineering. 2011;23:493-497.
4. 4- Chaiwongsa P, Duangthongsuk W. Hot water making potential using of a conventional air-conditioner as an air-water heat pump. Procedia Engineering. 2011;8:165170.
5. Jia J, Lee WL. Applying storage-enhanced heat recovery room air-conditioner (SEHRAC) for domestic water heating in residential buildings in Hong Kong. Energy and Buildings. 2014;78:132-142.
6. 6- Jadhav PJ, Sapkal ND, Kale MR, Bhandigare VV. Heat recovery from refrigerator using water heater and hot box. International Journal of Engineering Research and Technology. 2014;3(5):349-358.
7. 7- Aziz A, Satria AB, Mainil RI. Experimental study of split air conditioner with and without trombone coil condenser as air conditioning water heater. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering. 2015;12(1):2229-8649.
8. 8- Vaisi F, Hajidavallo E. Modeling and simulation of vapor compression efrigeration cycle. Modares Mechanical Engineering. 2012;12(1):85-97. [Persian)
9. Jaber S, Ezzat AW. Investigation of energy recovery with exhaust air evaporative cooling in ventilation system. Energy and Buildings. 2017,139:439-448.

10- Ram NK, Soni N. Performance enhancement of vapour compression refrigeration system with utilization of condenser waste heat in water heater. IJSRSET. 2017;3(8):210-214

11. 11. Zhang ZY, Zhang CL, Ge MC, Yu Y. A frost-free dedicated outdoor air system with exhaust air heat recovery. Applied Thermal Engineering. 2018;128:10411050.
12. Nakkaew S, Chitipalungsri T, Ahn HS, Jerng DW, Asirvatham LG, Dalkılıç AS. Application of the heat pipe to enhance the performance of the vapor compression refrigeration system. Case Studies in Thermal Engineering. 2019;15:100531..

olisi toy use only.

13. Anand B, Murugavelh S. Performance analysis of a novel augmented desalination and cooling system using modified vapor compression refrigeration integrated with humidification-dehumidification desalination. Journal of Cleaner Production. 2020;255:120224.

14- Wood RW, Loomis AL. The physical and biological effects of high-frequency sound-waves of great intensity. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1927;4(22):417-436.

15. Giovannini A, Guyomar D, Gschwind M, Fonzes G. Evaluation and design of new piezoelectrical droplets generator. 1994 Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium, 31-3 October-November 1994, Cannes, France. Piscataway: IEEE; 1994.
16. Sabarez H, Gallego-Juarez ), Riera E. Ultrasonic assisted convective drying of apple slices. Drying Technology. 2012;30(9):989-997.
17. Garcia-Pérez JV, Ozuna C, Ortuño C, Cárcel JA, Mulet A. Modeling ultrasonically assisted convective drying of eggplant. Drying Technology. 2011;29(13):1499-1509.
18. Gamboa-Santos J. Montilla A, Cárcel JA, Villamiel M

Garcia-Perez JV. Air-borne ultrasound application in the convective drying of strawberry. Journal of Food Engineering. 2014;128:132-139.

19- Cárcel J, García-Pérez ), Riera E, Mulet A. Influence of high-intensity ultrasound on drying kinetics of persimmon. Drying Technology. 2007;25(1):185-193.

20- Jodat A, Najafian M, Mohammadi A. Experimental study of injecting water vapor and oil compounds by nebulizer on the efficiency and natural gas flame pollution. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering 2019:52:11. [Persian]

21. Jónsson BL, Garðarsson GO, Petursson 0, Hlynsson SB, Foley JT. Ultrasonic gasoline evaporation transducer reduction of internal combustion engine fuel consumption using axiomatic design. Procedia CIRP. 2015;34:168-173

22- Yao Y. Using power ultrasound for the regeneration of dehumidizers in desiccant air-conditioning systems: A review of prospective studies and unexplored issues Renewable and Sustainable Energy Reviews 2010;14(7):1860-1873.