تحليل ترموديناميكي و بهينه سازي سيكل جديد تبريد اجكتوري-آبشاري

Thermodynamic analysis and optimization ofa novel ejector- cascade refrigeration cycle

در اين مقاله ابتدا تاثير افزودن اجكتور بر عملكرد ترموديناميكي سيكل تبريد آبشاري بررسي شد. با مدل سازي سيكل جديد تبريد اجكتوري-آبشاري در نرم افزار EES معلوم شد كه با فرض ظرفيت تبريد مساوي در هر دو سيكل آبشاري ساده و سيكل اجكتوري-آبشاري، افزودن اجكتور و انتخاب مبرد R134a براي واحد دما بالا باعث بهبود ضريب عملكرد و بازده قانون دوم سيكل آبشاري تا حدود 5/6% مي شود. در ادامه با انتخاب R717، R290، R134a و R123 به عنوان مبرد واحد دما بالاي سيكل جديد تبريد اجكتوري-آبشاري تاثير پارامترهاي طراحي مانند دماي تبخيركن واحد دما بالا، دماي تبخيركن واحد دما پايين و دماي محيط در عملكرد سيكل تحليل شد و كارايي سيكل با بكارگيري هر مبرد نسبت به ديگر مبردها مقايسه گرديد. نتايج نشان داد كه كارايي سيكل تبريد اجكتوري-آبشاري (R744-R123) با انتخاب دماي بيشتر از 4/255 كلوين براي دماي تبخيركن واحد دما بالا بهتر از مواقعي است كه از سه مبرد ديگر مورد مقايسه استفاده شود. سرانجام ضريب عملكرد و بازده قانون دوم سيكل جديد تبريد اجكتوري-آبشاري با توجه به تغييرات دماي تبخيركن واحد دما پايين، دماي تبخيركن واحد دما بالا و دماي محيط بهينه سازي شد. مشخص شد كه ضريب عملكرد و بازده قانون دوم سيكل جديد با انتخاب R123 به عنوان مبرد واحد دما بالا به بيش‌ترين مقدار خود خواهد رسيد.

Throttling process through expansion valves causes a considerableamount of exergy loss so that reducing this loss improves the performance of compressed refrigeration cycle considerably. In the present work, the effect of using an ejector on the performance of a cascade refrigeration cycle is evaluated. It is concluded that the using ejector and selecting R134a as the high temperature circuit refrigerant cause the COP and second law efficiency to increase by approximately 6.5 percent as compared to the conventional cascade cycle with the same cooling capacity. In addition, several refrigerants including R717, R290, R134a, and R123 are examined to reveal the effect of refrigerant type in the high temperature circuiton the cycle performance. It is also found that, at a temperature of more than 255.4 K, for the evaporator of high temperature circuit, the refrigerant combination of R744-R123 results in a better performance as compared to the other combinations. Finally, the cycle performance is optimized with respect to the temperatures of low temperature evaporator, high temperature evaporator, and the ambient from the view points of both the first and second laws of thermodynamics. It is concluded that the COP and the second law efficiency are the highest when R123 is used as the refrigerant at the high temperature circuit.