بررسي عددي اثر خواص ترموفيزيكي جنس بدنه مبدل گرمايي صفحه-تخت فين‌دار بر عملكرد چيلر جذب سطحي

Numerical Study of the Thermo-physical Properties Effects of a Finned Flat-tube Heat Exchanger Body Material on the Adsorption Chiller Performance

در اين پژوهش، به بررسي تاثير خواص ترموفيزيكي جنس بدنه مبدل گرمايي فين‌دار بر عملكرد چيلرهاي جذب سطحي پرداخته ‌شده است. براي اين منظور، يك بستر جاذب با مبدل صفحه-تخت و فين‌هاي مستطيلي به‌صورت سه‌بعدي و به روش حجم محدود شبيه‌سازي ‌شده است. همچنين از سيليكاژل SWS-1L-آب به‌عنوان جفت‌كاري استفاده شده است. به‌‌منظور بررسي خواص ترموفيزيكي جنس بدنه مبدل گرمايي دو پارامتر اصلي شامل ضريب هدايت گرمايي و ظرفيت گرمايي حجمي مورد بررسي قرار گرفته‌اند. همچنين تاثير اين پارامترها بر توان سرمايش مخصوص و ضريب عملكرد سيستم به‌ازاي ارتفاع و گام‌هاي مختلف فين بررسي شده است. نتايج نشان داد كه توان سرمايش مخصوص با افزايش ضريب هدايت گرمايي تا مقدار معيني افزايش مي‌يابد، يا به عبارت ديگر يك حداقل ضريب هدايت گرمايي مناسب وجود دارد كه با افزايش ارتفاع و گام فين به‌ترتيب افزايش و كاهش مي‌يابد. همچنين نتايج نشان داد كه اثر ظرفيت گرمايي حجمي بر توان سرمايش مخصوص بسيار اندك است، به‌طوري كه مي‌توان توان سرمايش مخصوص سيستم را مستقل از تغييرات ظرفيت گرمايي حجمي جنس بدنه مبدل گرمايي دانست. برخلاف توان سرمايش مخصوص، ضريب عملكرد سيستم تحت تاثير ظرفيت گرمايي حجمي بوده و با افزايش مقدار آن، كاهش مي‌يابد. شيب كاهش‌يافتن ضريب عملكرد با افزايش ارتفاع و گام فين كاهش مي‌يابد. همچنين با افزايش ضريب هدايت گرمايي، ضريب عملكرد كاهش مي‌يابد كه البته اين كاهش قابل توجه نيست.

In this study, the thermo-physical properties effects of the heat exchanger body on the adsorption chillers performance have been investigated. For this purpose, an adsorbent bed with a rectangular finned flat-tube heat exchanger is simulated by employing a three-dimensional control volume scheme. Furthermore, silica gel SWS-1L-water has been used as a working pair. In order to investigate the effects of thermo-physical properties of the heat exchanger body material, two main parameters including the thermal conductivity coefficient and the volumetric thermal capacity are examined. Also, the effects of these parameters along with variations of the fin height and fin pitch on the specific cooling power (SCP) and the system coefficient of performance (COP) are investigated. The results indicated that the SCP increases with the increase in thermal conductivity coefficient up to a certain value, which increases and decreases with the increase in fin height and fin pitch, respectively. The results also showed that the effects of the volumetric thermal capacity on the SCP are negligible such that it can be considered independent of the heat exchanger body material volumetric thermal capacity. Unlike the SCP, the COP is strongly influenced by the volumetric thermal capacity. The increase in volumetric thermal capacity results in decreasing the COP. The slope of the decrease in the COP decreases with increasing the fin height and pitch. Also, by increasing the thermal conductivity coefficient, the COP slightly decreases.