آنالیز اگزرژی مبدل حرارتی فشرده گاز به مایع با کاربری خنک‌کن میانی در شرایط کاری مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه امام حسین

چکیده

تحلیل اگزرژی ابزاری برای شناخت مقدار و نوع قابلیت کاردهی سامانه نسبت به محیط اطراف و چگونگی تغییر خواص ماکروسکوپیک آن در طول یک فرآیند می‌باشد. توسط آنالیز اگزرژی سهم فرآیندهای دخیل در انتقال قابلیت کاردهی ورودی به سامانه و مکانی که در آن افت انرژی مفید در یک سامانه یا فرآیند رخ می‌دهد، تعیین می‌شودند. در تحقیق حاضر آنالیز انرژی و اگزرژی و مطالعه پارامتری مبدل حرارتی فشرده گاز به مایع از نوع  –SR737/0-32/11، بر اساس نتایج تجربی، در شرایط کاری مختلف مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور مدل مناسب مبدل بر اساس مشخصه­های هندسی و روابط تئوری و تجربی ترمودینامیکی توسعه یافته است. در این تحقیق ضرایب انتقال حرارت و افت فشار سیال در مبدل از طریق برازش منحنی مناسب بر نتایج تجربی بدست آمده است و محاسبه دمای خروجی هر سیال طبق روش ε-Ntu صورت پذیرفته است.
متغیرهای شرایط کاری مورد بررسی در این تحقیق شامل دما، فشار و دبی حجمی هوا به عنوان سیال گرم و دبی جرمی آب خنک­کن می­باشد.
در مورد جریان گرم این متغیرها عواملی هستند که برای موتور مجهز به پرخوران در شرایط کاری مختلف تحت تأثیر قرار می­گیرند. همچنین محدوده تغییرات دبی آب خنک­کن بر اساس عدم تبخیر آب در مبدل تعیین شده است. تحلیل انرژی صورت گرفته بر مبنای تأثیر متغیرهای فوق­الذکر بر مشخصه­های کارایی مبدل، کارایی سمت هوا، کارایی سمت آب، پارامتر افت فشار سمت هوا و پارامتر افت فشار سمت آب ارائه شده است. همچنین تحلیل اگزرژی بر مبنای دو تعریف از بازده اگزرژی و پارامتر بازگشت­ناپذیری حرارتی و بررسی تأثیر متغیرهای شرایط کاری بر آنها بیان گردیده است. نتایج این تحقیق بیانگر مقدار و چگونگی تغییر پارامترهای مشخصه در شرایط کاری مختلف می­باشد

کلیدواژه‌ها

dor dor:20.1001.1.26455323.1399.16.3.7.5

  1. Incropera, F.P. and De Witt, D.P., “Introduction to Heat Transfer”, 3th ed., John Wiley and Sons, Inc., New Jersey, 1996.##
  2. Cengel Y.A., “Introduction to thermodynamics and heat transfer”, McGraw-Hill, New York, 1997.##
  3. Kays, W.M. and London, A.L., “Compact Heat Exchangers”, 3th ed., McGraw-Hill, New York, 1984.##
  4. Hesselgreaves, J.E., Law, R. and Reay, D., “Compact heat exchangers: selection, design and operation”, Butterworth-Heinemann, 2016.##
  5. Rathod, M.K., Shah Niyati K. and Prabhakaran, P., “Performance Evaluation of Flat Finned Tube Fin Heat Exchanger with Different Fin Surfaces”, Applied Thermal Engineering, Vol. 27, pp. 2131-2137, 2007.##

 

 6.Li, Q., Flamant, G., Yuan, X., Neveu, P. and Luo, L., “Compact Heat Exchangers: A Review and Future Applications for a New Generation of High Temperature Solar Receivers”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 15, No. 9, pp. 4855-4875, 2011.##

7.Starace, G., Fiorentino, M., Longo, M.P. and Carluccio, E., “A hybrid method for the cross flow compact heat exchangers design”, Applied Thermal Engineering, Vol. 111, pp. 1129-1142, 2017.##

8.Bejan, A. “Advance Engineering Thermodynamics”, John Wiley and sons, New York, 1988.##

9.Sonntag, R.E., Borgnakke, C., and Van Wylen, G.J. “Fundamentals of Thermodynamics”, 6th ed., John Wiley and Sons, New York, 2003.##

10. Paoletti, S., Rispoli, F. and Sciubba, E., “Calculation of exergetic losses in compact heat exchanger passages”, ASME AES, Vol. 10, No. 2, pp. 21-29, 1989.##

11. Cornelissen, R.L. and Hirs, G.G., “Exergetic optimisation of a heat exchanger”, Energy Conversion and management, Vol. 38, No. 15, pp. 1567-1576, 1997.##

12. Yilmaz, M., Sara, O.N. and Karsli, S., “Performance evaluation criteria for heat exchangers based on second law analysis’, Exergy, an International Journal, Vol. 1, No. 4, pp. 278-294, 2001.##

13. Gheorghian, A.T., Dobrovicescu, A., Popescu, L.G., Cruceru, M. and Diaconu, B.M., “Entropy generation assessment criterion for compact heat transfer surfaces”, Applied Thermal Engineering, Vol. 87, pp.137-149, 2015.##

14. Doohan, R.S., Kush, P.K. and Maheshwari, G., “Exergy based optimization and experimental evaluation of plate fin heat exchanger”, Applied Thermal Engineering, Vol. 102, pp. 80-90, 2016.##

15. Ipek, O., Kilic, B. and Gürel, B., “Experimental investigation of exergy loss analysis in newly designed compact heat exchangers”, Energy, Vol. 124, pp. 330-335, 2017.##

16. Cheng, X., “Entropy resistance minimization: An alternative method for heat exchanger analyses”, Energy, Vol. 58, pp. 672-678, 2013.##

17. Chase Jr, M.W., “NIST-JANAF Thermochemical Tables”, 4th ed., Journal of Physical Chemical Reference Data, Monograph 9, pp. 1-1951, 1998.##

18. Wark, K., “Advanced thermodynamics for engineers”, McGraw-Hill, New York, 1995.##