بررسی تأثیر شرایط عملیاتی و نانوسیال بر عملکرد مبدل های حرارتی لوله گرمایی به کار رفته در سیستم های تهویه مطبوع

در این پژوهش،به منظور مطالعه ی تأثیر استفاده از نانوسیال در مبدل های حرارتی لوله گرمایی بر کاهش مصرف انرژی سیستم تهویه مطبوع، یک دستگاه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. مبدل های حرارتی لوله گرمایی به کار رفته در این دستگاه، از نوع ترموسیفون و متشکل از دو مبدل دو ردیفه با تعداد ده لوله در هر ردیف و با آرایش مثلثی می باشند که از نانوسیال های اکسید تیتانیوم/ متانول با غلظت wt% 1-4 و اکسید آلومینیوم/متانول با غلظت wt% 1-3 با نسبت پرشدن %50 به عنوان سیال عامل در آن ها استفاده گردید. آزمایش ها در دو بخش بررسی اثر تغییر دمای هوای ورودی (oc 35-50) در رطوبت مطلق یکسان g water/kg dry air 38 و بررسی اثر تغییر رطوبت نسبی (% 74-50) در دمای ثابت oc 45 انجام شد. تأثیر دما و رطوبت نسبی هوای ورودی، تعداد ردیف های مبدل حرارتی لوله گرمایی، نوع و غلظت نانوسیال بر کارایی مبدل های حرارتی لوله گرمایی و میزان صرفه جویی انرژی در بخش های پیش سرمایش و بازگرمایش سیستم تهویه مطبوع ارزیابی گردید. همچنین، میزان بازیابی انرژی کلی حاصل شده در سیستم تهویه مطبوع محاسبه شد. نتایج نشان می دهد که استفاده از نانوسیال باعث بهبود عملکرد مبدل حرارتی لوله گرمایی نسبت به سیال عامل متانول خالص می گردد. به طورکلی، با افزایش دما و کاهش رطوبت نسبی هوای ورودی میزان کارایی مبدل ها و صرفه جویی انرژی حاصل شده در بخش های پیش سرمایش و بازگرمایش افزایش می یابد. در رطوبت های نسبی بالای هوای ورودی، چگالش بخشی از رطوبت هوا بر روی مبدل حرارتی لوله گرمایی منجر به افزایش قابل توجه سهم مبدل در کاهش بار سرمایشی سیستم تهویه مطبوع و در نتیجه افزایش صرفه جویی انرژی در بخش پیش سرمایش می گردد. افزایش تعداد ردیف های مبدل حرارتی لوله گرمایی منجر به افزایش میزان انتقال حرارت مبدل می گردد که تأثیر مثبت بر صرفه جویی انرژی در بخش های پیش سرمایش و بازگرمایش دارد. نانوسیال اکسید آلومینیوم/متانول در تمامی غلظت های مورد آزمایش عملکرد حرارتی مناسب تری نسبت به نانوسیال اکسید تیتانیوم/ متانولاز خود نشان می دهدکه به دلیل هدایت حرارتی بالاتر و سطح ویژه ی بزرگ تر نانوذرات اکسید آلومینیوم در نتیجه ی کوچک تر بودن قطر میانگین این نانوذرات نسبت به نانوذرات اکسید تیتانیوم می باشد. بیشترین بازیابی انرژی کلی با کاربرد مبدل حرارتی چهار ردیفه، برای نانوسیال اکسیدآلومینیوم/ متانول در غلظت wt % 2/5 و برای نانوسیال اکسیدتیتانیوم/ متانول در غلظت wt % 3 حاصل می شود. هرچند، با استفاده از مبدل لوله گرمایی دو ردیفه با سیال عامل اکسیدآلومینیوم/ متانول (wt % 2) و یا مبدل لوله گرمایی چهار ردیفه با سیال عامل اکسیدتیتانیوم/ متانول (wt % 2) می توان کل انرژی بازگرمایش موردنیاز در سیستم تهویه مطبوع را تأمین نمود.