البحث المتقدم

تحليل نظري لنظام تبريد الهواء باستخدام القاذف الحراري المتكيف مع ظروف التشغيل لاستراتيجية التحكم

Title A Theoretical Analysis of Air Cooling System Using Thermal Ejector Adapted to Operation Conditions for Control Strategy

الباحث الرئيس محمود فرغلي بادي محمد

الباحثون المشاركون

التخصص: الهندسة الميكانيكية
التخصص الدقيق: هندسة الحراريات و الموائع
المستخلص: القاذف الحراري هو عنصر سلبي يستخدم للضغط الحراري ، ويتم تنشيطه بالطاقة الحرارية سواء الطاقة المهدرة أو الطاقة الشمسية، ويستخدم بشكل أساسي في دوائر التبريد والتكييف حيث أصبح القاذف في الوقت الراهن محط اهتمام العديد من الباحثين والمهندسين في جميع أنحاء العالم وبالتالي تقدم الدراسة الحالية تحليالً نظرايً لدائرة تبريد تستخدم قاذف غا زي للضغط الحراري حيث يتم تغيير أداء القاذف وفاقا لظروف تشغيل نظام التبريد من أجل تحقيق استراتيجية تحكم تضمن الحصول علي حمل التبريد المطلوب بأداء مقبول وقد تم تطوير نماذج ريًضية نظري ة وتطبيقها في عملية تصميم ومحاكاة القاذف إلى جانب معادلات حفظ الكتلة والطاقة وكمية التحرك ، كما تم تطبيق المعادلات الديناميكية للغاز، ومعادلات الحالة ، والعلًقات القياسية وكذلك بعض الافتراضات المناسبة لمحاكاة التدفق والخلط داخ ل القاذف وتم استخدام هذه النما ذج إلى جانب معادلات الاجزاء دائرة التبريد الأخرى مثل المكثف ، المبخر ، المضخة ، والمولد لتحليل أداء نظام التبريد ولعمل هذه الدراسة قام الباحثون بتطوي ر لإجراء الدراسة ؛ أحدهما لتصميم القاذف والآخر لعملي ة المحاكاة و تم حساب خواص FORTRAN برنامج ين بلغة الفورتران مائع التبريد )فريون 134 - أ( باستخدام معادلات الغاز الحقيقي ة ومن بين العديد من المتغيرات ، اعتبر المؤلفون أن ضغط المولد هو حجر الزاوية في دورة التبريد ولذلك تم استخدامه كمتغ يررئيسي في هذه الدراس ة لتقييم أداء الدورة و تم التحقق من فعالية النموذج الريًضي المستخدم من خلًل مقارنة النتائج المحسوبة مع البيانات التجريبية المتاحة في الدراسات القديمة وعلي هذا الاساس تم استخدام نتائج المحاكاة لاقتراح استراتيجية تحكم لتحديد القاذف المناسب لحالة تشغيل معينة ، حيث يمكن استخدام قاذفات متوازية متعددة في نظام ال تبريد و قد أظهرت نتائج الدراسة أنه عندما يكون ضغط المولد أقل من ضغط التصميم ، يعمل القاذف بشكل جيد للغاية ، حيث تكون معاملًت أداء الدورة مساوية أو أقل من القيم المطلوبة من النظا م.... أما عند الضغوط الاعلي فأنه تحدث موجات تصادمية قوية داخل القاذف، مما يؤدي إلى ضغط عالي عند مخرج القاذف )مدخل المكثف( وبالتالي، عند هذا الضغط العالي ، فإن نظام التبريد تكون لديه القدرة على توفير قدرة تبريد خلًل المواسم الحارة .
Abstract: The thermal ejector is a passive component used for thermal compression, activated by heat (waste or solar), applied mainly for cooling and refrigerating. Nowadays, it is of interest to many researchers and engineers worldwide. The present study introduces a theoretical analysis of the cooling system which uses a gas ejector thermal compression. In such work, the ejector performance is adapted according to the operation conditions of the cooling system in order to attain a control strategy to satisfy the required cooling load with acceptable performance. Theoretical models are developed and applied for the design and simulation of the ejector. Besides the conservation equations of mass, energy and momentum, the gas dynamic equations, state equations, isentropic relations as well as some appropriate assumptions are applied to simulate the flow and mixing in the ejector. These models coupled with the equations of the other components (condenser, evaporator, pump, and generator) are used to analyze the performance of the cooling system. Two FORTRAN programs are developed to carry out the investigation; one for the ejector design and the other is for the simulation purpose. Properties of refrigerant R134a are calculated using real gas equations. Among many parameters, it is thought that the generator pressure is the cornerstone in the cycle. So, it is considered as the key parameter in this investigation to evaluate the cycle performance. The effectiveness of the model is verified by comparing the calculated results with experimental data available in the literature. Then, the simulation results have been used to propose a control strategy to select the appropriate ejector for a given operating condition, where multiple parallel ejectors are used in the system. From the study results, it was found that; for generator pressures lower than the design pressure, the ejector is working very well, where the cycle performance parameters equal to or lower than the required values by the system design. At high generator pressures, strong shock waves inside the ejector are occurred, which leads to significant condensing pressure at the ejector exit (condenser inlet). At such high pressure, the designed system has the ability to deliver cooling capacity for high condensing pressure during hot seasons.
الحالة: محكم ومنشور
جهة التحكيم:
دار النشر:
سنة النشر: 2019
تحويل التاريخ