مطالعه‌ي سيستم مه‌آب براي پيش‌سرمايش هواي ورودي به كندانسور چيلر هواخنك

Study of water mist system for precooling the entering air of an aircooled chiller condenser

يك روش كاربردي براي افزايش ضريب كارايي چيلرهاي هواخنك، پيش‌سرمايش هواي ورودي به كندانسور آن با استفاده از يك سيستم مه‌آب است. اين مقاله به مطالعه‌ي سيستم مه‌آب با نازل‌هاي اسپري مخروط حفره‌اي مي‌پردازد و اثر دبي آب اسپري، قطر قطرات آب و تعداد نازل‌ها را بر عملكرد سيستم بررسي مي‌نمايد. شبيه‌سازي‌ها با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت و بر اساس ديدگاه اولريلاگرانژي انجام شده است. استقلال حل از شبكه محاسباتي بدست آمده و صحت‌ جواب با داده‌هاي تجربي تأييد شده است. طبق نتايج بدست آمده در دبي ثابت هواي 8.3 كيلوگرم بر ثانيه، با افزايش دبي آب از 0.05 تا 0.4 كيلوگرم بر ثانيه، درصد افزايش ضريب كارايي چيلر از 3 به حدود 14 مي‌رسد، اما درصد آب تبخيرشده از 12.13 به 7.62 كاهش مي‌يابد (البته ميزان آب تبخيرشده افزايش مي‌يابد). هم‌چنين با كاهش قطر قطرات آب از 200 ميكرومتر به 50 ميكرومتر، درصد افزايش ضريب كارايي از 4 به حدود 24 افزايش مي‌يابد. به‌دليل درصد تبخير آب كمتر در دبي‌هاي بالاتر، در دبي كل ثابت تعداد نازل‌هاي اسپري افزايش داده شد كه مطابق نتايج، افزايش تعداد نازل‌ها سبب بهبود عملكرد سيستم مي‌گردد. هم‌چنين با شبيه‌سازي‌هاي ديگر نتيجه شد كه افزايش تعداد نازل‌ها در دبي‌هاي بيشتر و قطرهاي كمتر ذرات آب مؤثرتر است. در نهايت با توجه به مطالعه‌ي موردي انجام‌شده نشان داده شد كه در صورت استفاده از تعداد كافي نازل اسپري، مي‌توان در دبي‌هاي پايين‌تر به ضريب كارايي‌هاي بالاتر دست يافت و در نتيجه علاوه بر كاهش مصرف انرژي، كاهش آب مصرفي نيز حاصل مي‌شود.

A practical method for improving the COP of an aircooled chiller is precooling the entering air of its condenser via a water mist system. This article studies a water mist system with hollowcone spray nozzles and investigates the effects of water flow rate, water droplet diameter and the number of spray nozzles on system performance. Simulations were run by software FLUENT applying EulerianLagrangian method. Solution grid independency was obtained and it was validated with experimental data. According to the results, in a constant air flow rate of 8.3 (kg/s), with increasing the water flow rate from 0.05 to 0.4 (kg/s), percent increase of COP increases from 3 to about 14, but the percentage of evaporated water decreases from 12.13 to 7.62 (however the value of evaporated water increases). Besides, decreasing the water droplets’ diameter from 200 to 50 micrometer, results in percent increase of COP from 4 to 24. Due to less water evaporation in higher flow rates, the number of spray nozzles was raised in a constant total flow rate that according to the results, increasing the number of nozzles improves the system performance. Also with other simulations it was observed that increasing the number of nozzles is more effective in higher flow rates and less drop diameters. Finally by the case study, it was demonstrated using sufficient number of nozzles, it is possible to achieve higher COPs in lower flow rates and therefore in addition to energy consumption decline, the water consumption could be lowered.