تحلیل اگزرژی سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم با در نظر گرفتن اثرات افت فشار مبرد R134a

Abstract

در این مقاله تحلیل اگزرژی یک سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم در شرایط آب و هوایی شهر کرمانشاه به صورت عددی بررسی شده و بر خلاف کارهای دیگر، اثرات افت فشار جریان مبردR134a در کندانسور، تبخیرکننده/کلکتورخورشیدی و مجموعه​ی لوله​کشی در نظر گرفته شده است. به منظور محاسبه​ی افت فشار مبرد دوفازی درون تبخیرکننده و کندانسور از مدل همگن افت فشار جریان درون لوله​های افقی استفاده شد. سیستم شامل یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت با مساحت 4 مترمربع، یک تانک ذخیره​ی آب​گرم به حجم 150 لیتر، یک کمپرسور چرخشی نوع هرمتیک و یک شیرانبساط ترموستاتیکی می​باشد. همچنین تأثیر عوامل مختلفی مانند دمای محیط، تابش خورشیدی، مساحت سطح کلکتور و سرعت کمپرسور، بر بازده اگزرژی و میزان تخریب اگزرژی سیستم، بررسی گردید. نتایج حاصل از شبیه​سازی هم​خوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشته و نشان می​دهند که افزایش افت فشار در کلکتور خورشیدی/تبخیرکننده، اثر نامطلوبی بر ضریب عملکردگرمایی سیستم و بازده کلکتور خورشیدی دارد. همچنین در طول کارکرد یک ساله سیستم مشخص شد که بیشترین میزان بازده اگزرژی سیستم 7/22 درصد و کمترین تخریب اگزرژی سیستم 48/1 کیلووات، مربوط به ماه دسامبر با کم​ترین میزان تابش خورشیدی می​باشد. نتایج نشان می​دهند که از میان تمامی اجزای سیستم، کلکتور خورشیدی کمترین میزان بازده اگزرژی با مقدار 6/12 درصد و بیشترین مقدار تخریب اگزرژی با مقدار 19/2 کیلووات را دارد.