بررسي اجكتور هندسه متغير در چرخه تبريد اجكتوري با سيال عامل R600a به منظور تعيين هندسه بهينه با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي

CFD study of a variable geometry ejector using R600a to detect optimal geometry for ejector refrigeration system

در اين مقاله به بررسي عددي اجكتور هندسه متغير براي سيستم تبريد اجكتوري خورشيدي پرداخته شده تا هندسه‌هاي بهينه براي تمامي شرايط عملكردي بدست آيد. در اين اجكتور، تغيير هندسه با استفاده از تغيير موقعيت نازل اوليه و تغيير نسبت سطح مقطع به كمك دوك مخروطي شكل حاصل مي‌گردد. منبع حرارتي كلكتورهاي خورشيدي لوله‌اي خلا شده در نظر گرفته و بر اساس شرايط عملكردي سيال عامل R600a انتخاب شده است. هدف اين تحقيق بدست آوردن مشخصه‌هاي هندسي، شامل موقعيت نازل اوليه و نسبت سطح مقطع مناسب براي تمامي شرايط دمايي بوده و در نهايت براي هر شرايط بويلر، اواپراتور و كندانسور هندسه‌ي مناسب ارايه گرديده است. شرايط عملكردي به گونه‌اي در نظر گرفته شده تا وضعيت آب و هوايي منطقه خاورميانه و ملاحظات فني در سيستم‌هاي تهويه مطبوع در آن منظور شده باشد. براي تامين دماي اواپراتور °C5+ دماي بهينه بويلر °C105+ بدست آمده كه با تغيير موقعيت نازل اوليه نسبت مكش %8 افزايش مي‌يابد. با افزايش دماي اواپراتور دماي بهينه بويلر كاهش مي يابد. در بيشتر شرايط عملكردي موقعيت بهنيه نازل اوليه در فاصله mm9- از بخش با سطح مقطع ثابت بدست آمد. در ادامه به بررسي ساختار جريان، پديده شوك و توليد آنتروپي و همبستگي ميان آنها پرداخته شده است و اثر جريان مافوق صوت و شوك مربوط به آن در نسبت مكش و توليد آنتروپي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين بخش نقطه‌ي عملكرد بحراني اجكتور از ديدگاه آنتروپي مورد تحقيق قرار گرفته و تطابق آن با نقطه‌ي بحراني از ديدگاه نسبت مكش جريان بررسي گرديد.

In this paper, numerical investigation was carried out for the sake of identifying optimum geometry for variable geometry ejector use in solar refrigeration system as the prerequisite to experimental tests. Variable geometry was made by using a movable primary nozzle and movable spindle in it. Vacuum tube collector was postulated as heat source and R600a was used as working fluid. Condenser temperature based on Middle East area temperature and evaporator based on operative condition in HVAC system were selected. Generator, condenser and evaporator operating temperatures have severe effects on the optimum geometry of ejector. Therefore, for maximum entrain ratio it is necessary to identify optimum geometry to cope with variations in operating condition. The results showed that using a variable geometry ejector is a requirement for cooling during the day. The following fluid structure was compared by entropy generation during mixing and shock phenomena. The results showed there is optimum back pressure to minimize fluid exit entropy which coincides with critical back pressure. It was found that depending on back pressure maximum entropy generation occurs for two reasons, mixing and shock phenomena.