بهینه سازی اگزرژی اکونومیک سیکل تبرید تراکمی بخار

بهینه سازی سیستم های حرارتی عموما بر اساس تحلیل ترمودینامیکی صورت می گیرد که منجر به دستیابی به یک سیستم با راندمان بالا می شود. ولی همواره راندمان بالای یک سیستم شرط کافی برای قابل اجرا بودن و مقرون به صرفه بودن آن نمی باشد. عواملی چون هزینه های اولیه، هزینه تعمیرات و نگهداری و سوخت مصرفی می تواند بر عملی بودن یا نبودن یک پروژه تاثیر گذار باشد. در تحلیل اگزرژی اکونومیک برای بهبود طراحی سیستم ها، مفهوم اگزرژی با مفاهیم اقتصادی ترکیب می شود و با حداقل کردن هزینه تولید محصول، در زمان کارکرد سیستم، می توان شرایط بهینه سیستم را شناسایی کرد. در تحقیق حاضر بهینه سازی سیکل تبرید تراکمی بخار به روش ترمواکونومیک انجام شده است. در این تحقیق نوعی از تحلیل ترمواکونومیک که به روش ساختاری موسوم است، بکار گرفته شده است. در روش ساختاری تک تک اجزای سیستم مانند کندانسور، اواپراتور و کمپرسور بهینه سازی می شوند. تابع هدفی که باید کمینه سازی شود از دو بخش تشکیل شده است: بخش اول شامل هزینه سرمایه گذاری تجهیزات سیستم و بخش دوم شامل هزینه انرژی مصرفی سیستم می باشد که این بخش از تابع هدف به میزان برگشت ناپذیری اجزای سیستم وابسته است. اگزرژی مصرفی سیستم شامل اگزرژی الکتریکی مصرفی توسط کمپرسور ها، پمپ و فن و همچنین اگزرژی شیمیایی آب جبرانی مصرفی توسط برج خنک کن می باشد. سیکل مورد بررسی یک سیکل تبرید تراکم بخار دو مرحله ای است. که اجزای اصلی آن عبارتند از: کندانسور آب خنک، اواپراتور خنک کننده آب، برج خنک کن جهت دفع حرارت کندانسور، کمپرسور فشار بالا و کمپرسور فشار پائین. جهت بهینه سازی این سیستم به روش ترمواکونومیک، دمای اشباع مبرد در کندانسور، دمای اشباع مبرد در اواپراتور و فشار میانی کمپرسور ها به عنوان متغیر تصمیم گیری درنظر گرفته شده اند. محصول سیکل آب خنک است و فرایند کمینه سازی تابع هدف با شرط ثابت بودن میزان محصول انجام شده است. فرایند بهینه سازی برای سه سیستم مشابه که با مبرد های متفاوت کار می کنند، انجام شده است. این مبرد ها عبارتند از : r134a،r22 وr12، که مبرد های رایجی در سیستم های تبرید بوده و هستند. برای هر سیستم مقدار متغیر های طراحی و مقدار تابع هدف در حالت بهینه ترمواکونومیکی آورده شده است. نتایج نشان می دهد که سیستمی که با مبرد r22، کار می کند نیازمند صرف هزینه کمتری نسبت به دو سیستم دیگر است. در ادامه، تحلیل اگزرژی تک تک اجزای مختلف و کل سیستم تبرید تراکمی بخار با مبرد r22، در حالت بهینه ترمواکونومیکی، انجام شده است و میزان تخریب اگزرژی در هر جزء از سیستم ، تخریب اگزرژی کل سیستم و در نهایت میزان اگزرژی محصول تولیدی و بازدهی اگزرژتیک کل سیستم محاسبه شده است.