طراحی و شبیه سازی یک سیستم تبرید جذبی- اجکتوری خورشیدی مبتنی بر نانوسیال

نویسندگان

گروه انرژیهای نو و محیط زیست، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

چکیده

پژوهش حاضر چرخه سردسازی نوینی را که بر پایه ی چرخه جذبی عمل می نماید و انرژی خورشیدی را برای تأمین انرژی مورد نیاز در ژنراتور بکار می‌گیرد، مورد بررسی قرار می‌دهد. برای جمع‌آوری انرژی خورشیدی از کلکتور سهموی استفاده می شود که در آن برای افزایش انتقال حرارت به سیال عامل از نانوسیال نانوذرات اکسید آلومینیوم در یک سیال پایه روغنی استفاده شده است. در بررسی جریان سیال در داخل لوله جاذب دیده می‌شود که با افزایش غظت نانوذرات، ضریب انتقال حرارت جابجایی نیز افزایش می یابد. همچنین استفاده از نانوسیال در مبدل حرارتی استفاده شده در ژنراتور، باعث بالا رفتن انتقال حرارت در ژنراتور و در نتیجه کاهش اندازه مبدل حرارتی در چرخه جذبی مورد نظر می شود. مزیت اصلی این پژوهش، بررسی تحلیلی چرخه نوین جذبی- اجکتوری به موازات بررسی استفاده از نانوسیال در کلکتور سهموی، و مطالعه تاثیرات پارامترهای موثر بر عملکرد سیستم و در بررسی استفاده از نانوسیال در سیستم‌های خورشیدی می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and Simulation of a Nanofluid-based Solar Absorption- ejection Refrigeration Syste

نویسندگان [English]

  • F. Pourfayaz
  • A. Azizi Ziarani
  • A. Kasaeian
  • F. Razi Astaraei
چکیده [English]

In the present study, a novel refrigeration cycle which works on base the absorption refrigeration cycle and uses solar energy for supply energy in the generator, is investigated via computer simulation. For collecting the solar energy, a trough parabolic collector is used, and for enhancement the heat transfer to working fluid, the synthesis-baed nanofluid containing Al2O3 nanoparticles is used. The investigation of the fluid flow inside absorber tube shows that the convection heat transfer coefficient is increased as a result of increasing the volume fraction of the nanoparticles in nanofluid. Also, using the nanofluid in the heat exchanger inside the generator increases the heat transfer to the solution inside the generator and COP of the absorption cycle. The benefits of this research are, the analytical investigation of the new combined absorption-ejection refrigeration cycle which can gives a good understanding of the effect of different parameters on the system performance and investigation of the using nanofluid in the absorber tube of trough parabolic collector in the solar systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Refrigeration Absorption cycle
  • nanofluid
  • Solar Collector
  • anoparticles
[1] P. Lamp, F. Ziegler, “European research on solar-assissted airconditioning” International Journal of Refrigeration, 21, 89-99, 1998.

[2] K. F. Fong, T.T. Chow, C.K. Lee, Z. Lin, L.S. Chan, “Comparative study of different solar cooling systems for buildings in subtropical city” Solar Energy, 84, 227–244, 2010.

[3] C.O. Rivera, W. Rivera, “Modeling of an intermittent solar absorption refrigeration system operating with Ammonia–lithium nitrate mixture” Solar Energy Materials & Solar Cells, 76, 417–427, 2003.

[4] A. Ameen, “Refrigeration and Air conditioning” School of Mechanical Engineering, University Sains Malaysia, Malaysia, 2006.

[5] H. Al-Madani, “The performance of a cylindrical solar water heater” Renewable Energy, 31, 1751- 1763, 2006.

[6] D. K. Eric, “Engines of creation” London, 1990. [7] J. C. Maxwell, “A treatise on electricity and magnetism” Oxford, UK, 1831.

[8] V. I. Terekhov, S. V. Kalinina, V. V. Lemanov, "The mechanism of heat transfer in nanofluids: state of the art (review). Part 2. Convective heat transfer” Thermophysics and Aeromechanics, 17, 1-15, 2010.

[9] N. Putra, W. Roetzel and S. K. Das, “Natural convection of nano-fluids” Heat Mass Transfer, 39, 775–784, 2003.

[10] M. Yasuo, F. Kozo, T. Shinobu, N. Masakun, “Forced convective heat transfer iuniformly heated horizontal tubes, 1st report, experimental study on the effect of buoyancy” Int. J. Heat Mass Transfer.,
9, 453-463, 1966.

[11] M. Akbari, A. Behzadmehr, “Developing mixed convection of a nanofluid in a horizontal tube with uniform heat flux” International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 17, 566- 586, 2007.

[12] H. A. Mohammed, Y. K. Salman, “Experimental investigation of mixed convection heat transfer for thermally developing flow in a horizontal circular cylinder” Applied Thermal Engineering, 27, 1522–1533, 2007.

[13] Y. L. He, J. Xiao, Z. D. Cheng and Y. B. Tao,“A MCRT and FVM coupled simulation method for energy conversion process in parabolic trough solar collector” Renewable Energy, 36, 976-985, 20011.

[14] T. Yousefi, F. Veysi, E. Shojaeizadeh and S.Zinadini, “An experimental investigation on the effect of Al2O3–H2O nanofluid on the efficiency of flat-plate solar collectors” Renewable Energy, 39, 293–298, 2012.

[15] A. B. Kasaeian, T. Sokhansefat, M.J. Abbaspour, M. Sokhansefat, “Numerical study of heat transfer enhancement by using AL2O3/synthetic oil nanofluid in a parabolic trough collector tube” World Academy of Science, Engineering and Technology , 69, 1154-1159, 2012.

[16] J. Guo, H. G. Shen, “Modeling solar-driven ejector refrigeration System offering air conditioning for office buildings” Energy and Buildings, 41, 175–181, 2009.

[17] J. M. Abdulateef, K. Sopian, M. A. Alghoul, M.Y. Sulaiman, “Review on solar-driven ejector refrigeration technologies” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, 1338-1349, 2009.

[18] S. Wu and I. W. Eames, “Innovations in vapour-absorption cycles,” Applied Energy, 66, 251–266, 2000.

[19] S. Aphornratana, I. W. Eames, “Experimental investigation of a combined ejector-absorption refrigerator” Int. J. Energy Res, 22, 195–207, 1998.

[20] S. M. Akbarimoosavi, M. Yaghoubi, “3D Thermal-structural analysis of an absorber tube of a parabolic trough collector and the effect of tube deflection on optical efficiency” Energy Procedia, 49, 2433–2443, 2014.