پایان نامه بررسی طراحی یخچال های خورشیدی، مهندسی مکانيک | شبیه سازی، برنامه نویسی، پایان نامه

پایان نامه بررسی طراحی یخچال های خورشیدی، مهندسی مکانیک

عنوان:  پایان نامه بررسی طراحی یخچال های خورشیدی، مهندسی مکانیک

رشته:  پروژه تخصصی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: ۱۰۵

فهرست مطالب
عنوان
چکیده
مقدمه

فصل اول : چیلرهای جذبی و بررسی اجزای آن
‏۱-۱- مقدمه
‏۱-۲- سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و ماده جاذب لیتیم بروماید
‏۱-۳- طبقه بندی سیستم سرمایش جذبی از نظر چرخه تغلیظ ماده جاذب
‏۱-۳-۱- سیستم سرمایش جذبی تک اثره لیتیمی
‏۱-۳-۲- سیستم سرمایش جذبی دو اثره لیتیمی
‏۱-۳-۳- سیستم سرمایش جذبی سه اثره لیتیمی
‏۱-۴- اجزای چیلرهای جذبی
‏۱-۵- نگاه کلی به ساختمان انواع چیلر ها
‏۱-۶- معرفی و بررسی یکایک اجزای چیلرهای جذبی
‏۱-۶-۱- اواپراتور
‏۱-۶-۲- ابزوربر
‏۱-۶-۳- ژنراتور
‏۱-۶-۴- کندانسور
‏۱-۶-۵- مبدل حرارتی

‏۱-۶-۶- پمپ ها
‏۱-۶-۷- پمپ خلا و سیستم جمع آوری گازهای غیر تقطیر
‏۱-۶-۸- تله روغن
‏۱-۶-۹- آداکتور
‏۱-۶-۱۰- لوله سرریز ضد کریستال
‏۱-۶-۱۱- صفحه پاره شونده
‏۱-۶-۱۲- شیشه رویت
‏۱-۶-۱۳- شیر سرویس
‏۱-۶-۱۴- عایق کاری

فصل دوم : معرفی و نحوه کار یخچال های خورشیدی
‏۲-۱- مقدمه
‏۲-۲- سیستم سرمایش جذبی با انرژی خورشیدی
‏۲-۳- انواع فناوری های تبرید خورشیدی توسعه یافته
‏۲-۳-۱- یخچال های الکتریکی خورشیدی
‏۲-۳-۲- تبرید گرمایی خورشیدی
‏۲-۳-۲-۱- یخچال های مکانیکی حرارتی
‏۲-۳-۲-۲- یخچال های جذبی

‏۲-۴- جذب
‏۲-۵- جذب سطحی
‏۲-۶- جذب سطحی شیمیایی
‏۲-۷- ‏DESICCANT COOLING‏
نتیجه گیری
مراجع

چکیده :‏

تا به امروز تمام ظرفیت خنک کنندگی که توسط سیستم های سردکننده های خورشیدی دراروپا ‏تأمین می شده تا‎۶wm‎‏ می باشد اگرچه چندین تکنولوژی تبرید خورشیدی قابل دسترسی است. ‏

یکی از منابع بسیار مناسب برای تامین گرمای ژنراتور چیلرهای جذبی ، خورشید است. از این رو ‏طی سالیان اخیر تلاشها و تحقیقات در این زمینه بویژه در زمینه سیستم های جذبی کم ظرفیت و ‏محلی صورت گرفته است .‏

نظریه استفاده از تابش خورشید برای گرم کردن آب و استفاده از آن به منظور تغلیظ محلول رقیق ‏سیستم جذبی چندان پیچیده به نظر نمی رسد ، اما عملی کردن چنین ایده ای با توجه به ظرافت و ‏پیچیدگی های این نوع سیستم ها و همچنین با توجه به در نظر گرفتن صرفه اقتصادی و برخی ‏محدودیت های دیگر ، آنطور که  ساده به نظر می رسند سهل و آسان نیست .‏

مقدمه :‏
از آغاز قرن گذشته، به طور متوسط دمای جهان (متوسط) با توجه به آمارهای سازمان ملل متحد ‏درحدود ۶% درجه کلوین افزایش یافته است. همچنین در مورد افزایش این میزان درجه حرارت، ‏حدود ۴/۱ تا ۵/۴ درجه کلوین تا سال ۲۱۰۰ هشدار داده‌اند.‏

پس از تغییرات آب‌وهوایی سال ۲۰۰۱ جامعه جهانی به طور جدی متوجه این موضوع شد و ‏تصمیم به گرفتن ابتکار عمل برای متوقف کردن این روند شدند یکی از این تلاشها پروتوکل یا معاهده ‏کیوتو است این موافقتنامه الزام آور است که تحت آن کشورهای صنعتی، انبوه دافعات گازههای ‏گلخانه‌ای خود را در مقایسه با سال ۱۹۹۹-۲/۵% کاهش خواهند داد به خصوص در مورد کاهش ‏دی‌اکسید کربن که محصولی فرعی اجتناب‌ناپذیر از فعالیتهای صنعتی می‌باشد که باید صنایع امکانات ‏بهبود آن را فراهم نمایند.‏
صنعت تبرید یکی از مواردی است که بزرگترین ضربه را از جانب این پروتکل متحمل شد. در اروپا ‏استفاده ازHFC-134a ‎‏ از تاریخ ۱ ژانویه ۲۰۰۹ در خوردهای جدید ممنوع شد بازرسی و یا نظارت ‏برای همه‌ی سیستم‌های تهویه مطبوع و حرارتی که مبتنی بر پایه  ‏HFC‏ بودند به منظور ایمن کردن ‏آنها (‏HFC‏) شروع شد. ‏

کاهش استفاده از سردکننده‌های ترکیبی و محصولات آن که ‏co2‎‏ بودند یک فرصت جدید را برای ‏ارائه‌ی سردکننده‌های خورشیدی فراهم آورد در نتیجه استفاده از انرژی خورشید که با افزایش شدت ‏تابش آن میزان خنک‌کنندگی نیز افزایش می‌یافت یک‌راه حل منطقی می‌باشد. در ‌دهه‌ی ۱۹۷۰ ‏زمانی که جهان از بحران نفت رنج‌ می‌برد نخستین قدمها برای تشکیل ‏OPEC‏ اپک توسط اعراب ‏برداشته شد در همین زمان نیز بود که سردکننده‌ها مورد توجه قرار گرفتند. در این زمان پروژه‌های ‏متعددی برای توسعه و یا نمایش تکنولوژی سردکننده‌های خورشیدی و تبرید خورشیدی تا دهه‌ی ‏‏۱۹۸۰ ادامه یافت. (لامپ‌ها و ‏Ziegler‏ و ۱۹۸۰).‏
‏ لازم به ذکر است که این پروژه شامل دو فصل است که فصل اول آن به بررسی چیلرهای جذبی و ‏اجزای آن و فصل دوم به معرفی و نحوه کار یخچال های خورشیدی پرداخته است.

‏۱-۱٫ مقدمه‏
چیلر های جذبی از نظر نوع ماده مبرد و جاذب و همین طور نحوه عملیات تغلیظ و نوع منبع ‏گرمایی برای تغلیظ ماده جاذب در گروههای مختلفی طبقه بندی می شوند و بر همین اساس, علیرغم ‏مشابهات فراوان در چگونگی چرخه سرمایش از لحاظ ساختار تفاوت هایی با هم دارند.[۲]‏

الف) طبقه بندی سیستم سرمایس جذبی از نظر ماده مبرد و جاذب:‏
‏۱)‏    سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و ماده جاذب محلول لیتیوم بروماید
‏۲)‏    سیستم سرمایش جذبی با مبرد آمونیاک و ماده جاذب آب
‏۳)‏    سیستم  سرمایش جذبی با مبرد آب  و جاذب جامد (سیلیکاژلی)‏
ب) طبقه بندی سیستم سرمایش جذبی از نظر چرخه تغلیظ ماده جاذب و مراحل عملیات سردسازی:‏

‏۱)‏    سیستم سرمایش جذبی تک اثره لیتیم بروماید- آب
‏۲)‏    سیستم سرمایش جذبی دو اثره لیتیم بروماید – آب
‏۳)‏    سیستم سرمایش جذبی سه اثره لیتیم بروماید – آب
‏۴)‏    سیستم سرمایش جذبی یک مرحله آب – آمونیاک
‏۵)‏    سیستم سرمایش جذبی چند مرحله ای آب – آمونیاک
ج) طبقه بندی سیستم سرمایش جذبی از نظر منبع گرمایی عملیات تعلیظ و احیا:‏

‏۱)‏    سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور آب داغ
‏۲)‏    سیستم سرمایش جذبی با ژنرتور آب گرم
‏۳)‏    سیستم سرمایش جذبی با ژنراتور بخار ‏
‏۴)‏    سیستم سرمایش جذبی شعله مستقیم

‏۱-۲٫ سیستم سرمایش جذبی با مبرد آب و ماده جاذب لیتیم بروماید
چیلر جذبی با مبرد آب و جاذب لیتیم بروماید, رایج ترین نوع چیلرهای جذبی هستند که در انواع ‏مختلف هم از نظر چرخه تغلیظ و هم از لحاظ منبع گرمایی در تاسیسات تهویه مطبوع مورد استفاده ‏قرار می گیرد. این چیلرها بنا به خواص فیزیکی و شیمیایی مبرد (آب) امکان سردسازی زیر صفر درجه ‏سانتیگراد  را ندارد و به همین برای سرمایش آب تا ۵ درجه سانتیگراد و بیشتر به کار گرفته می ‏شوند. برای رسیدن به دماهای پایین تر از صفر درجه سانتیگراد می یابد از چیلرهای جذبی با مبرد ‏آمونیاک و جاذب آب استفاده نمود. چیلرهای لیتیومی برای ظرفیت های کمتر از ۳۰ تن تبرید نیز ‏کاربرد چندانی ندارند و به طور معمول چیلرهای کم ظرفیت یکپارچه آپارتمانی با ظرفیت های ۳ ، ۵ و ‏‏۱۰ تن تبرید از نوع آمونیکی هستند.‏

آب، یکی از بهترین حلال های شیمیایی است و از این نظر ماده بسیار مناسبی برای حل نمودن ‏نمکها از جمله لیتیم بروماید محسوب می شود. در واقع خاصیت حلالیت آب است که منجر به ایجاد ‏محلول رقیق و حمل و انتقال ماده جاذب در چرخه سرمایش جذبی می شود. به دلیل خاصیت حلالیت ‏خارق العاده, دسترسی طبیعی به آن بدون ترکیبات مختلف و به صورت کاملا خالص بسیار مشکل و ‏تقریبا غیر عملی است. بنابرین آب به صورت طبیعی حاوی انواع عناصر و ترکیبات است. آب می تواند ‏حاوی ترکیبات اکسیژن, کربن, نیتروژن و سولفورها باشد. همچنین وجود فلزاتی مانند مس, روی, ‏آهن, منگنز, سرب, آلومینیوم و انواع عناصر دیگر مثل کلسیم, پتاسیم, سیلیس, فلوئور و ید و انواع ‏باکتری ها در آن متحمل است. وجود کربن در آب می تواند موجب خوردگی فلزات شود و همین طور ‏وجود اکسیژن در آب نیز زنگ زدگی و فرسایش قطعات فلزی را به همراه خواهد داشت. وجود سولفات ‏ها, نیترات ها, کلیرها و کربنات ها نیز موجب سختی آب و ایجاد رسوب گذاری در لوله ها و کاهش ‏انتقال حرارت و افزایش خوردگی می شوند.[۳]‏

وزن مخصوص آب در ۴ درجه سانتیگراد یک کیلوگرم به ازای یک لیتر یا در ۶۲ درجه فارنهایت ‏‏۱۰ پوند به ازای یک گالن انگلیسی است. انبساط حجمی آب از دمای ۴ درجه سانتیگراد تا ۱۰۰ ‏درجه سانتیگراد برابر با ۲۴/۱ حجم اولیه آن است. در میان مبردها, آب با شماره ۷۱۸ (‏R-718‎‏) ‏مشخص می شود. سایر مشخصات آب عبارت است از:‏
‏۱)‏    دمای انجماد: صفر درجه سانتیگراد یا ۳۲ درجه فارنهایت.‏
‏۲)‏    دمای جوش: ۱۰۰ درجه سانتیگراد یا ۲۱۲ درجه فارنهایت.‏
‏۳)‏    دمای بحرانی: ۳۸۶ – ۳۸۰ درجه سانتیگراد یا ۷۱۶ – ۷۱۰ درجه فارنهایت.‏
‏۴)‏    فشار بحرانی: ۲۳۵۲۰ کیلونیوتن بر متر مربع (کیلو پاسکال) یا ۳۲۰۰ پوند بر اینچ مربع.‏
‏۵)‏    گرمای نهان ذوب: ۳۳۴ کیلوژول بر کیوگرم یا ۱۴۴ بی تی یو بر پوند.‏
‏۶)‏    گرمای نهان تبخیر: ۲۲۷۰ کیلوژول بر کیلوگرم یا ۹۷۷ بی تی یو بر پوند.‏
‏۷)‏    ظرفیت گرمایی ویژه در حالت مایع: ۴٫۱۸۷ کیلوژول بر کیلوگرم کلوین یا یک بی تی یو بر ‏پوندفارنهایت.‏
‏۸)‏    ظرفیت گرمایی  ویژه در حالت جامد (یخ): ۲٫۱۰۸ کیلوژول بر کیلوگرم کلوین یا ۰٫۵۰۴ بی ‏تی یو بر پوندفارنهایت.‏
‏۹)‏    ظرفیت گرمایی ویژه در حالت گازی(بخار): ۱٫۹۹۶ کیلوژول بر  کیلوگرم کلوین یا ۰٫۴۷۷ بی ‏تی یو بر پوندفارنهایت.‏

دمای تبخیر آب با کاهش فشار, کم و با افزایش فشار زیاد می شود و همین خاصیت مبنای استفاده ‏از آن به عنوان ماده مبرد در چیلرهای جذبی لیتیومی است, و در عین حال به دلیل خاصیت ترکیبی ‏شدید و قدرت جذب بالای آمونیاک از آن در چیلرهای جذبی آمونیاکی به عنوان ماده جاذب استفاده ‏می شود. در هر دو حالت آب باید تا حد زیادی خالص و بدون ترکیبات اضافی باشد. به همین منظور ‏در چیلرهای جذبی از آب مقطر استفاده می شود. ‏
لیتیوم برماید, نمکی است مرکب از یک فلز قلیایی (لیتیم) و یک هالوژن (بروم) که ظاهری پودر ‏گونه به رنگ سفید دارد و از نظر شیمیایی بسیار نزدیک به نمک طعام یا کلرید سدیم است. لیتیم ‏بروماید به خوبی در آب, الکل و گلیکول حل می شود و خاصیت جذب آب آن بسیار بالا است. جدول ‏‏(۱-۱)‏
لیتیم بروماید در مجاورت هوا تجزیه نمی شود و در شرایط طبیعی, ترکیبی پایدار محسوب می ‏شود. ‏

سایر مشخصات فیزیکی و شیمیایی این نمک در شرایط استاندارد عبارت است از:‏
‏۱)‏    وزن مولکولی: ۸۶٫۸۵۶ گرم بر مول
‏۲)‏    درصد لیتیم در ترکیب: ۷٫۹۹ درصد
‏۳)‏    درصد بروم در ترکیب: ۹۲٫۰۱ درصد
‏۴)‏    دمای ذوب: ۵۴۷ درجه سانتیگراد یا ۱۰۱۷ درجه فارنهایت
‏۵)‏    دمای جوش: ۱۲۶۵ درجه سانتیگراد یا ۲۳۰۹ درجه فارنهایت
‏۶)‏    وزن مخصوص: ۳٫۴۶۴ در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد یا ۷۷ درجه فارنهایت
‏۷)‏    خاصیت قلیایی: خنثی
‏۸)‏    نوع و مقدار ناخالصی ها: (اکسید برم – ۰٫۱ درصد) (کلر  ۰٫۱ درصد) (ید – ۰٫۲۰ درصد) ‏‏(سولفات – ۰٫۰۱ درصد) (باریم – ۰٫۰۰۵ درصد) (آهن – ۰٫۰۰۱ درصد) (فلزت سنگین مانند ‏سرب – ۰٫۰۰۱ درصد)‏
‏۹)‏    حداکثر خلوص: ۹۹ درصد
در صورت سردشدن, امکان متبلور شدن لیتیم بروماید زیاد است و در مجاورت حرارت بر میزان ‏خورندگی آن افزوده می شود.‏

منابع:

‏۱)‏    سلطان دوست، محمدرضا، چیلرهای جذبی، نشر یزدا
‎۲)‎    Article: Solar refrigeration- astat-of-the-art review
‎۳)‎    American society of heating, refrigeration and air conditioning ‎engieerrs, inc.(2005).‎
‎۴)‎    International journal of refrigeration 3I (2008)‎
‎۵)‎    www.hva.ir
‎۶)‎    www.sincedirect.com ‎
‎۷)‎    www.asharea.org
‎۸)‎    www.elsevier.com/locate/ijrefrig ‎

‏ ‏

‎ ‎

‏ ‏