Thermal Analysis of Absorption Air Conditioning Cycle Using Glycerin in Hot and Cold Storage Tanks

مراد نهاد مردان; يعرب الياس احمد; ماهر خليل دحام; صفد علي حسين

doi:10.52716/jprs.v13i1.673

المؤلفون

مراد نهاد مردان شركة نفط الشمال
يعرب الياس احمد محطة توليد كهرباء كركوك الغازية / الشركة العامة لانتاج الكهرباء / وزارة الكهرباء
ماهر خليل دحام المعهد التقني بالحويجة، الجامعة التقنية الشمالية، كركوك، العراق
صفد علي حسين شركة نفط الشمال

DOI:

https://doi.org/10.52716/jprs.v13i1.673

الكلمات المفتاحية:

Absorption Cycle, Hot tank, Cold tank, Lithium bromide-water, Glycerin.

الملخص

مع تزايد الطلب على عمليات التبريد في النفط والقطاعات الأخرى ، أدى ذلك إلى زيادة استهلاك الطاقة الكهربائية. الحل الأكثر استدامة هو استخدام تقنية التبريد بالامتصاص من خلال استخدام الحرارة الشمسية كطاقة دافعة بدلاً من الكهرباء. الميزة الأساسية للتبريد الامتصاصي هي انخفاض تكاليف الكهرباء. في هذه الدراسة، تم التحري عن دراسة تأثير تغيير كل من سعات التخزين الحرارية للخزانات الساخنة والباردة ومنطقة المجمع الشمسي على أداء دورة تكييف الهواء الامتصاصية. حيث تم اختيار أفضل ظروف التشغيل، والحد الأقصى لعدد ساعات المعالجة، والوصول إلى أفضل معامل الأداء لنظام دورة تكييف الامتصاص. تم أستخدام محلول بروميد الليثيوم-الماء كمائع في الدورة الأمتصاصية، وأستخدام مادة الكَليسرين في دورة الخزانات الساخنة والباردة وفي المجمع الشمسي لأنها تتحمل درجات الحرارة العالية والمنخفضة.

تمت عملية المحاكاة باستخدام برنامج (Fortran 90) بمساعدة برنامج البورت لوك ( Port log)، برنامج (Carrier (HAP420 وبرنامج (Curve Expert). حيث تم محاكاة دورة التبريد الامتصاصية خلال اليوم لأختيار أفضل سعة لخزانات التخزين الساخنة والباردة، كذلك لأختيار المجمع الشمسي بأفضل معامل أداء. تم تغيير مساحة المجمع الشمسي (من 9.6 م2 إلى 16.7 م2)، وحجم الخزان الساخن (من 0.55 م3 إلى 1.4 م3) لتوفير أقصى درجة حرارة يمكن أن يصل إليها الخزان الساخن مع اختلاف حمل التبريد المتوقع لكل ساعة، وكذلك حجم الخزان البارد (من 0.9 م3 إلى 1.6 م3) الذي يحصل على سعة تبريد إضافية ، حيث تم اختبار تأثير هذه المتغيرات بشكل منفصل. وبحسب نتائج البحث فإن أفضل وأنسب حجم للخزان الساخن هو (0.55 م 3) ، وللخزان البارد (1.5 م 3) ، وأفضل مساحة مناسبة للمجمع الشمسي المركزى (11.7 م 2) ، والتي يمكن أن توفر ساعات تشغيل أطول. أخيرًا ، كلما ارتفعت درجة حرارة المولد ، زاد معامل أداء النظام (COP). يتم استخدام أدنى قيمة COP (0.68) لضمان تشغيل النظام لفترات زمنية أطول.

المراجع

R.Foster,M.Ghassemi,A.Cota,"Solar energy :Renewable Energy and the Environment", USA,CRC press ,2010.

Hashim A.Hussain, "Development of Absorption Cooling System Work by Using Solar Energy". Al-Rafidain Journal for Sciences, 32, pp131-160, 2013.

Abdulmunem R. Abdulmunem, Abdullateef A. Jadallah , Hisham A. Hoshi, Mohammed H. Jabal,” Effect of Colored Filters on PV Panels Temperature and Performance under Baghdad Meteorological Condition” Tikrit Journal of Engineering Sciences, 25 (4) ,pp46 – 50, 2018.

W. Weiss, M. Rommel," Process heat collectors ", Austria, AEE, INTC, Glesidorf, Feldgasse19 (33), pp1-58, 2008

I. Dincer, “Refrigeration System and Applications ", England, WILEY, 2003.

Khalid Ahmed Al-Joudi. "Principles of Air Conditioning and Crystallization Engineering". Basra: University of Basra, 1986.

Mittal.V, Kasana. K.S. and Thakur N.S.," Performance evaluation of solar absorption cooling system of Bahal (Haryana)", J. Indian Inst.Sci, 85, pp295-305, 2005.

Philippe.J, Morau.D, Lucas.F, Garde .F, Boyer .H," Simulation of a solar absorption cooling system",France,university Laboratoire de Reunion,117,pp1-8,2007.

Salagado. R, Rodriguez .P, Lecuona. A, Rodriguez. M.C," Optimized design of hot water storage in solar thermal cooling Facilities",Spain, ,University Carlos III de Madrid ,ITEA Research croup,1-8,2008.

V Mittal,K S Kasana NS Thakur. The study of solar absorption air-conditioning systems. Journal of Energy in Southern Africa, 16(4), pp59-67, 2005

Vidal. H, Escobar. R, Colle. S, “Simulation and optimization of a solar driven air conditioning system for a house in Chile", Chile, ISES Solar world congress, 42, pp844-853, 2009.

Ming. Q, Hongxi. Y, Archer. D," A solar thermal cooling and heating system for a building: Experimental and model based performance analysis and design", Solar energy, 84, pp166-182, 2010.

Govindaraj, Rahulram, Ramalingom," Performance studies of a solar parabolic trough collector with a thermal energy storage system",India,Energy, 47, pp395-402, 2012 .

Pietruschka. D, Jakob.U, Hanby.V, Eicker.U, “Simulation Based optimization and experimental investigation of a solar cooling and heating system ", Spain, Proceedings of Second international conference solar air conditioning, 24, pp1-6, 2007.

Pongtornkulpaanich. A, Thepa.S, Amornkibamrung.M, Butcher.C, “Experience with fully operational solar –driven 10-ton LiBr/H2O single-effect absorption cooling system in Thailand ", University of Technology, Elsevier, 22, pp943-949, 2007.

Pietruschka.D, Jakob.U, Hanby.V, Eicker.U," Simulation Based Optimization of a Newly Developed System Controller for Solar Cooling and Heating Systems ", Germany, Eurosun Proceedings of the Conference Eurosun, pp1-8, 2008.

Ortiz.M, Mammoli.A, Vorobieff.P," A TRNSYS Model of a solar Thermal system with Thermal storage and absorption cooling”, Mexico, ASEE American Society for Engineering Education, University new Mexico,12,pp1-13, 2008 .

Ortiz.M, Barsun.H, He.H, Peter.V, Andrea.A," Modeling of a solar-assisted HVAC system with thermal storage ", USA, University of New Mexico, Energy and Buildings, 42, pp500-509, 2010.

Agyenim.F, Knight.I, Rhodes.M," Design and experimental testing of the performance of an outdoor LiBr/H2O solar thermal absorption cooling system with a cold store ", University of Caridff, Solar energy, 84, pp735-744, 2010.

Hang.Y, ming.Q," The impact of hot and cold storages on a solar absorption cooling system for an office building ", International high performance buildings conference, USA, 3472, pp1-8, 2010.

Marc.O, sinama.F, Lucas.F," Decision making tool to design solar cooling system coupled with building under tropical climate”, France, Energy and buildings, 49, 28-36, 2012.

Faiza Mahdi Hadi. Simulation Study and Comparison Green Freeze Technology Utilizing with Theory of Different Adsorption Working Pairs of Solar Adsorption Refrigeration. Journal of Engineering and technology, 30(3), pp84-97, 2012.

Al-Sammarraie ATA, Mahdi MS “Theoretical Study of Heat Transfer through a Sun Space Filled with a Porous Medium”,Tikrit Journal of Engineering Sciences;23(2),pp10-20, 2016.

Jassim AH, Rahman MM, Hamada KI, Ishak M, Tahseen TA. “Hybrid CFD-ANN scheme for air flow and heat transfer across in-line flat tubes array” Tikrit Journal of Engineering Sciences; 25 (2), pp59-67, 2018.

Hamdoon OM, Al-Ali BM, “Modeling and Simulation of a Desiccant Evaporative Cooling System” Tikrit Journal of Engineering Sciences, 26(3), pp10- 18, 2019.

M. H. Zaidan, H. J. Khalaf, and B. A. Ahmed, “Thermal analysis of a solar absorption cooling system with hot and cold storage tanks,” J. Adv. Res. Fluid Mech. Therm. Sci., vol. 50, no. 1, pp. 67–80, 2018.

G. Singh and R. Das, “Energy saving assessment of triple-hybrid vapor absorption building cooling system under hot-dry climate,” Am. Soc. Mech. Eng. Power Div. POWER, vol. 2021-July, 2021.

A. Al-Falahi, F. Alobaid, and B. Epple, “Design and thermo-economic comparisons of large scale solar absorption air conditioning cycles,” Case Stud. Therm. Eng., vol. 22, 2020.

Darkwa.j, Fraser.S, Chow.D, “Theoretical and practical analysis of an Integrated solar hot water-powerd absorption cooling system ", Energy, 31, pp296-309, 2011.

Ismael.M, Salman.M, Adnan.G, “Analysis of solar powered air conditioning systems for residential applications", Thi-Qar university journal for engineering sciences, 3, pp15-27, 2012.

Yaghoubi M, Ahmadi F, Bandehee M. Analysis of Heat Losses of Absorber Tubes of Parabolic Trough Collector of Shiraz (Iran) Solar Power Plant. Journal of Clean Energy Technologies; 1 (1):33-37, 2013.

Holman.J. P, "Heat Transfer", McGraw-Hill, Tenth Edition, pp283, 2010.