12927

1074 دكتري

دكتري

تبديل انرژي

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك

1396

بيست، 216ص.: مصور، جدول، نمودار

ص.ع. به فارسي و انگليسي

احمد صداقت، علي اكبر عالم رجبي

محمدرضا سليم پور

محسن دوازده امامي، احمد صابونچي، محمد حسن سعيدي، افشين احمدي

1396/07/29

كتابنامه

مكانيك

مهندسي مكانيك

ID1074 دكتري

چكيده در فرآيند تهويه مطبوع يكي از نيازهاي اصلي تأمين بار گرمـايي نهـان ـ ـ است كه در صورت استفاده از روشهاي معمول و متداول منجر به مصـرف بـالاي ـ ـ توان الكتريكي ميشود يكي از روشهاي اقتصادي كاهش بار نهان استفاده از سيستم جاذب مايع است سامانههاي جـاذب مـايع فعلـي بهصـورت سـامانههاي ـ ـ ـ ـ جريان اجباري داراي مشكلاتي چون توان پارازيتي پمپ و لـزوم اسـتفاده از ـ ـ فلزات مقاوم در برابر خورنده هستند در پژوهش حاضر و بـا رويكـرد حـذف ـ ـ ـ مشكلات سامانههاي جاذب مايع متداول سيستم تهويه مطبـوع جـاذب مـايع در ـ ـ ـ مدار جابجايي طبيعي به كمك غشـا معرفـي و عملكـرد آن مطالعـه و بررسـي ـ ـ ـ ـ ـ ميشود در اين سيستم از روش تماس غشايي پليمر الياف توخالي بين هـوا و ـ محلول جاذب رطوبت ليتيم كلرايد استفادهشده كه جريانهـاي هـوا و محلـول ـ ـ ـ جاذب به ترتيب داخـل و بيـرون اليـاف قرارگرفتـه اسـت جهـت حـذف پمـپ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ سيركولاتور ليتيم كلرايد بـين بخشهـاي جـاذب و احياكننـده و حـذف تـوان ـ ـ ـ ـ ـ ـ پارازيتي موردنياز و كاهش اثر خوردگي محلول جـاذب حركـت طبيعـي سـيال ـ ـ ـ جاذب در اثر اختلاف چگالي و با نيروي شـناوري داخـل مـدار ناقـل انـرژي ـ ـ ـ ـ ـ ارائه و بررسيشده است دستگاه آزمايش يك مدار جابجايي طبيعي ناقل جـرم ـ و حرارت است كه از دو مبدل انرژي جـاذب و احياكننـده بـهعنوان دو بخـش ـ ـ ـ ـ اصلي تشكيلشده است هر يك از مبدلهاي انرژي مبـدلهاي سـهسـيالي بـوده و ـ ــ ـ وظيفه انتقال انرژي بين جريان هوا و جاذب و انتقال گرما بين سيال جاذب و آب را انجام ميدهد جريان هوا داخل غشاي توخالي سيال جـاذب بـر روي ـ ـ الياف و آب بهواسطه جداره بيروني و بهصورت غيرمسـتقيم بـا سـيال جـاذب ـ ـ ـ ـ ارتباط دارد جريان آب سرد در پوسته جـاذب و جريـان آب گـرم در پوسـته ـ ـ ـ ـ احياكننده وظيفه دفع و جذب گرما را به ترتيب در دو بخش بر عهده دارند فرآيند انجام كار از ابتدا تا انتها در سـه مرحلـه بـوده و در طـي هـر ـ ـ ـ ـ ـ مرحله ساخت عملكرد پايش و دادهبرداري از دسـتگاه بهينـه مـيشـود در ـ ـ ـ مطالعات مرحله اول تفاوتهاي بنيادين مدار جابجايي طبيعي ناقل انرژي با مدار جابجايي طبيعي ناقل گرما استحصال ميشود مدار مطالعه شده در ايـن بخش داراي نسبت منظري طول به عرض برابر دو بوده و عملكـرد مـدار بـا ـ ـ ـ مطالعه ميدان دمايي داخل آن تحت غلظتهاي اوليه متفاوت و زوجهاي منـابع ـ سرد و گرم مختلف در حالتهاي گذرا و پايا با و بدون جريان هـواي ورودي ـ به مدار بررسيشده است حركت طبيعي محلول جاذب از سمت چـاه حرارتـي بـه ـ ـ سمت چشمه حرارتي و ايجاد يك ميدان غلظت با گراديان دمايي طـولي نـاچيز ـ ـ در حالت پايا از نتايج بهدستآمده حاصل از مطالعه مدار مرحلـه مقـدماتي ـ ـ است در مرحله دوم مدار آزمايش اصلاحشده و نسبت منظري آن از دو به چهار افزايش يافته است در اين مرحله عملكرد مدار بهعنوان يك سيسـتم تهويـه ـ ـ مطبوع در شرايط آبوهوايي مختلف با رطوبتهاي نسبي برابـر ۴ و ۴۴ و ـ با دماي ۵oC بررسي و اثبات ميشود حاصل اين بخش نشـان دهنـده تـأثير ـ ـ ـ رطوبت هواي ورودي به سيستم در بهبود ضرايب كـاري سيسـتم تهويـه مطبـوع ـ ـ ـ ـ جاذب مايع است و مقادير نرخ دفع رطوبت ظرفيت سرمايشي و ضـريب عملكـرد ـ ـ الكتريكي را به ترتيـب بـيش از برابـر بـيش از برابـر و ۵ درصـد ـ ـ ـ ـ ـ ـ افزايش ميدهد در مرحله آخر و با تغيير و بهسازي اليـاف استفادهشـده و ـ ـ همچنين بهينهسازي پايش و دادهبرداري از سيستم تأثير پارامترهاي كـاري ـ مختلف بر روي عملكرد مدار تعيين و تشريح ميشوند متغيرهاي مطالعه شـده ـ در اين بخش شامل دماي منابع سـرد در بـازه دمـايي oC و گـرم در ـ ـ ـ ـ بازه دمايي ۴۵ oC و دبي جرياني هواي ورودي به مدار در بازه ۶ m hr 3 است نتايج بهدستآمده حاكي از وابستگي دو پارامتر مشخصه مدار يعنـي نسبت ظرفيت گرمايي هوا جاذب Cr و تعـداد واحـد انتقـال حـرارت نهـان و ـ ـ ـ ـ ـ محسوس و عدم امكان تغيير مستقل مقادير آنها است هرچقـدر نسـبت ظرفيـت ـ ـ گرمائي در مدار كمتر باشد ضرايب انتقال جـرم و انتقـال حـرارت در بخـش ـ ـ ـ ـ سيال جاذب بيشتر است علاوه بر اين مهمترين پارامتر تعيينكننده عملكـرد ـ سيستم نسبت غلظت در مدار است كه در حالت بهينه مقدار آن بيشينه بوده و در اين وضعيت سرعت حركت جاذب مايع در مدار كمينـه اسـت از طـرف ديگـر ـ ـ ـ ـ

Experimental Investigation on Liquid Desiccant Air Dehumidifier System in Natural Convection Loop Using Hollow Fiber Membrane Mohammad Ali Fazilati ma fazilati@me iut ac ir Date of Submission 2017 7 26 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree Ph D Language Farsi Supervisors Dr Ahmad Sedaghat sedaghat@cc iut ac ir Dr Ali Akbar Alemrajabi rajabi@cc iut ac ir AbstractOne of challenging requirement in air conditioning AC application is supplying latent loads Traditionallyvapor compression systems are implemented for air conditioning which is good for removing sensible load butare not efficient for removing latent loads Liquid desiccant air condition systems are developing as efficientand economical AC systems In this research a liquid desiccant air dehumidification system in a naturalconvection loop is introduced and its characteristics are studied experimentally The system is the newgeneration of AC systems in which hollow fiber membrane acts as contact surface between air and aqueoussolution of lithium chloride as liquid desiccant Applying membrane contactor eliminates the problem ofdesiccant carry over into the air stream and employing natural convection mechanism removes the parasiticpower need for driving circulator pump The natural convection of lithium chloride solution with driving forceof concentration gradient in the loop is established and its properties as an AC system are presented The testfacility is a loop which consists of the absorber and regenerator in the form of three fluid heat and massexchanger The air stream is directed into the fibers and aqueous solution of lithium chloride is over the fibersurface Cold and hot water streams flow in the outer jackets of absorber and regenerator exchangers Thestudy is accomplished in three stages and in each step the system and data acquisition method improved Infirst stage to obtain knowledge from natural convection heat and mass H M loop some tests are done on theelementary loop In this stage the fundamental distinctions between H M transfer natural convection loop andnatural convection heat transfer loop acquired In the first stage of study the loop aspect ratio is equal to 2 anddesiccant temperature investigated for different initial desiccant concentrations and heat source sinktemperature temperatures under the operation with and without inlet air streams It is observed that naturalconvection of desiccant originates from heat sink toward heat source and a nearly constant temperature field isestablished through the loop In order to enhance natural convection and to get the most hydrophobic fibers thesecond and third stages of experiments developed respectively The establishment of steady operation of loopfor the condition of equal air inlet humidity ratio and investigating the steady performance of system fordifferent operating conditions are amongst the goals of experiment in these stages It is revealed that thesystem has better performance in higher humidity inlet air condition by increasing inlet air relative humidityfrom 44 to 74 the moisture removal rate cooling capacity and electrical coefficient of performanceincreased more than 300 more than 200 and 15 respectively The system is evaluated by itsperformance indexes under different heat sink 10 28oC and heat source temperature 45 70oC and inlet airflow rates 2 6m3 hr The results show strong dependence of heat mass transfer number of transfer units andheat capacity ratio which concentration ratio through the loop plays a prominent role on their values For bestoperational condition the system should have the lowest heat capacity ratio which took place far from specificheat sink source temperatures of 60 20 65 25 and 50 15 degrees Celsius and under lowest inlet air flow rate Keywords Air dehumidification Liquid Desiccant Lithium chloride solution natural convection heat and masstransfer loop

احمد صداقت، علي اكبر عالم رجبي

محمدرضا سليم پور

محسن دوازده امامي، احمد صابونچي، محمد حسن سعيدي، افشين احمدي