Μελέτη και βελτιστοποίηση ηλιακά οδηγουμένων συστημάτων ψύξης με εγχυτήρα

Θεοδοσίου, Ιωάννης-Χρήστος; Theodosiou, Ioannis-Christos

dc.contributor.author	Θεοδοσίου, Ιωάννης-Χρήστος	el
dc.contributor.author	Theodosiou, Ioannis-Christos	en
dc.date.accessioned	2018-07-18T09:52:07Z
dc.date.available	2018-07-18T09:52:07Z
dc.date.issued	2018-07-18
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47333
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15163
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλιακή ψύξη	el
dc.subject	Solar cooling	en
dc.title	Μελέτη και βελτιστοποίηση ηλιακά οδηγουμένων συστημάτων ψύξης με εγχυτήρα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλιακή ενέργεια	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e7b90a6ad212d31a3951b11cab47fa22956e9b7a
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-06-29
heal.abstract	The increased consumption of fossil fuels results in depletion of their reserves as well as, in large amount of pollutants emissions, while their obtainment adds an extra cost to the systems in which they are used. On the contrary, renewable energy sources lack these disadvantages which contribute to the development of such technologies. Solar energy is a type of renewable energy source which has been applied in many fields, such as heat, cooling, electricity generation and several industrial processes. If solar energy is used for cooling generation it is referred as solar cooling. This thesis deals with the examination of three systems of solar cooling with the usage of ejector. The first examined system is a typical system of solar cooling with ejector which consists of two subsystems. One of the two subsystems is the solar subsystem which is comprised of evacuated tube collectors and a storage tank which is connected to the second-cooling subsystem. The cooling subsystem in turn consists of a regenerator, which receives the thermal energy that comes from the solar subsystem, an evaporator, a condenser, an ejector, a pump and an expansion valve. The second examined system is acquired with a compressor, located in between the evaporator and the ejector. However, the compressor operation demands electric energy, which leads to the conception of the third system. This system has a turbine placed between the regenerator and the ejector in order to supply the compressor with the power demanded. The present study is focused on the optimization of these three systems while operating in different conditions (cooling temperature and heat rejection temperature), on the selection of the most efficient refrigerant out of those examined (R141b, R123, R245fa, R600a) for each system and on the comparison between them when they operate in steady state conditions. In the first two systems the optimization criterion is the system coefficient of performance, while in the third is the generated cooling. Moreover, the operation of the first and the third system under dynamic conditions is examined, considering the weather data of Athens. The EES (Engineering Equations Solver) and a code written in Fortran programming language are used for the solution of the equations. The obtained results show that in all three systems the most effective refrigerant is R141b. Considering this refrigerant, cooling temperature equal to 0°C and heat rejection temperature equal to 40°C the system coefficient of performance, the system exergy efficiency and the generated cooling for the first system are 0.065, 0.0064 and 6.5 kW, respectively, for the second system 0.27, 0.027 and 28.5 kW, and for the third one 0.17, 0.017 θαη 16.9 kW. Lastly, the solution under dynamic conditions for the first and the second system shows that the average annual coefficient of performance of the system is 0.028 and 0.092, respectively.	en
heal.abstract	Η αυξημένη κατανάλωση ορυκτών πόρων οδηγεί στην εξάντλησή τους και ταυτόχρονα στην εκπομπή μεγάλων ποσοτήτων ρύπων στην ατμόσφαιρα, ενώ η απόκτησή τους αποτελεί ένα πρόσθετο κόστος για τα συστήματα στα οποία χρησιμοποιούνται. Αντίθετα, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν έχουν αυτά τα μειονεκτήματα και για το λόγο αυτό παρατηρείται ανάπτυξη των συγκεκριμένων τεχνολογιών. Η ηλιακή ενέργεια είναι μία μορφή ανανεώσιμης πηγής ενέργειας που έχει βρει εφαρμογή σε περιοχές όπως η παραγωγή θέρμανσης, ψύξης και ηλεκτρισμού αλλά και σε βιομηχανικές διεργασίες. Στην περίπτωση που η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή ψύξης τότε πρόκειται για ηλιακή ψύξη. Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τη μελέτη τριών συστημάτων ηλιακής ψύξης με χρήση εγχυτήρα. Το πρώτο σύστημα είναι το τυπικό σύστημα ηλιακής ψύξης με τη χρήση εγχυτήρα που αποτελείται από δύο υποσυστήματα. Το ένα υποσύστημα είναι το ηλιακό που αποτελείται από συλλέκτες κενού και ένα δοχείο αποθήκευσης το οποίο είναι συζευγμένο με το δεύτερο υποσύστημα που είναι το ψυκτικό. Το ψυκτικό υποσύστημα απαρτίζεται από έναν αναγεννητή, στον οποίο παρέχεται η προερχόμενη από το ηλιακό υποσύστημα θερμότητα, έναν ατμοποιητή, ένα συμπυκνωτή, έναν εγχυτήρα, μία αντλία και μία στραγγαλιστική βαλβίδα. Στο δεύτερο σύστημα, για να αυξηθεί η απόδοση του συστήματος προστίθεται ένας συμπιεστής μεταξύ του ατμοποιητή και του εγχυτήρα. Επειδή, όμως, η λειτουργία του συμπιεστή απαιτεί την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, εξετάζεται το τρίτο σύστημα στο οποίο τοποθετείται ένας στρόβιλος μεταξύ του αναγεννητή και του εγχυτήρα για την κίνηση του. Η παρούσα μελέτη στοχεύει στη βελτιστοποίηση των τριών συστημάτων για διαφορετικές συνθήκες (θερμοκρασία παραγωγής ψύξης και θερμοκρασία απόρριψης θερμότητας προς το περιβάλλον), την επιλογή του αποδοτικότερου από τα εξεταζόμενα ψυκτικά μέσα (R141b, R123, R245fa, R600a) για κάθε σύστημα και τη μεταξύ τους σύγκριση όταν αυτά λειτουργούν σε μόνιμες συνθήκες. Στα δύο πρώτα συστήματα η βελτιστοποίηση γίνεται με κριτήριο το συντελεστή συμπεριφοράς του συστήματος, ενώ στο τρίτο την παραγόμενη ψυκτική ισχύ. Επίσης, γίνεται διερεύνηση της λειτουργίας του πρώτου και του τρίτου συστήματος για το καλύτερο ψυκτικό μέσο, σε δυναμικές συνθήκες για την περιοχή της Αθήνας. Η επίλυση των εξισώσεων γίνεται με τη χρήση του λογισμικού EES (Engineering Equations Solver) και με κώδικα που γράφτηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Fortran. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι και στα τρία συστήματα το αποδοτικότερο ψυκτικό μέσο είναι το R141b. Για το μέσο αυτό, με θερμοκρασία παραγωγής ψύξης 0°C και θερμοκρασία απόρριψης στο περιβάλλον 40°C o συντελεστής συμπεριφοράς συστήματος, ο εξεργειακός βαθμός απόδοσης συστήματος και η ψυκτική ισχύς για το πρώτο σύστημα είναι 0.065, 0.0064 και 6.5 kW ,αντίστοιχα, για το δεύτερο σύστημα 0.27, 0.027 και 28.5 kW, και για το τρίτο 0.17, 0.017 και 16.9 kW. Τέλος, από την επίλυση σε δυναμικές συνθήκες του πρώτου και του τρίτου συστήματος προκύπτει μέσος ετήσιος συντελεστής συμπεριφοράς συστήματος 0.028 και 0.092, αντίστοιχα.	el
heal.advisorName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνόπουλος, Κίμων	el
heal.committeeMemberName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	176 σ.
heal.fullTextAvailability	true