A novel parametric performance analysis of hybrid refrigeration cycles with mechanical and adsorption compression

Abstract

Çevre sorunları ve büyük enerji tüketimine yol açan önemli teknolojilerden biri, buhar sıkıştırmalı soğutma döngüsünü (VCC) kullanmaktır. Bu nedenle soğutma endüstrilerinde yeni enerji kaynaklarını kullanan yeni teknolojiler düşünülmelidir. Bu yeni teknolojilerden biri adsorpsiyon soğutma çevrimidir (ACC). ACC sisteminin düşük performans değerleri gibi dezavantajlarının üstesinden gelmek için kullanılabilecek en umut verici yöntemlerden birisinin VCC sistemleri olduğu kabul edilmektedir. Adsorpsiyonlu soğutma sisteminin etkenliğini artırmak için son zamanlarda birçok iyileştirme ve ilerlemeler yapılmıştır. Bu araştırmada, buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi (VCC) ile adsorpsiyonlu soğutma sistemi (ACC) hibrit bir soğutma sistemi oluşturmak amacıyla birleştirilmiştir. İki soğutma sistemi arasındaki fark sıkıştırma tipidir. ACC sistemi termal sıkıştırma tipini kullanırken, VCC sistemi mekanik sıkıştırma tipini kullanır. Bu çalışmanın ana hedefi olarak, kombine soğutma sisteminin farklı çalışma koşullarındaki performansını araştırmak için bir matematiksel kod yazılmış ve doğrulanmıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde, VCC ünitesinde farklı soğutucu akışkanlar ve ACC ünitesinde silika jel / su çifti kullanılarak önerilen kombine soğutma sisteminin enerji tasarrufu ve ekserji kavramı dikkate alınarak performansı araştırılmıştır. Ana hedefi, en yüksek performansı ve enerji tasarrufunu sağlayan en iyi soğutucu akışkanı ortaya çıkarmak ve farklı VCC evaporatör sıcaklıklarında adsorban kütlesi ile adsorpsiyon çevrimi süresi arasındaki ilişkiyi araştırmaktır. Bu çalışmanın ikinci kısmında, birkaç ACC evaporatöründe ve ısıtma sıcaklıklarında dört farklı adsorban kullanılarak ACC'nin performans katsayısı (COP) ve spesifik soğutma gücünü (SCP) araştırılmıştır. Üçüncü bölümde ise farklı ACC evaporatör sıcaklıklarında ACC ünitesinde üç farklı adsorban kullanılarak birkaç ortam sıcaklığı ve adsorpsiyon çevrimi süreleri için iki farklı (ACCVCC) kombine soğutma sistemi konfigürasyonu (seri ve paralel) performans açısından değerlendirilmiştir.

One of the important technologies that suffer from environmental issues and huge energy consumption is the use of vapor compression cooling cycle (VCC). Therefore, new technologies that use new energy sources should be considered in the cooling industries. One of these new technologies is the adsorption cooling cycle (ACC) which is regarded as one of the most promising methods to overcome the disadvantages of using the VCC systems regardless of ACC low-performance values. Many improvements and progress have recently been applied to increase the effectiveness of the adsorption cooling system. In this study, the (VCC) is combined with the (ACC) to form one cooling system. The difference between the two cooling systems is the compression type. The VCC system uses mechanical compression, while the ACC system utilizes thermal compression. A mathematical code was written and validated to investigate the combined cooling system performance at different operating conditions as the primary goal of this study. In the first part of this study, the performance and energy saving of the proposed combined cooling system were investigated considering the exergy concept using different refrigerants in the VCC unit and silica gel/water pair in the ACC unit. The main goal was to reveal the best refrigerant that provides the highest performance and energysaving and investigate the relationship between the adsorbent mass and the adsorption cycle time at different VCC evaporator temperatures. In the second part, the coefficient of performance (COP) and the specific cooling power (SCP) of the ACC system were investigated using four different adsorbents at several ACC evaporator and heating temperatures. In the third part, the performance of two different (ACC-VCC) combined cooling system configurations (series and parallel) were evaluated utilizing three different adsorbents in the ACC unit at different ACC evaporator temperatures considering several ambient temperatures and the adsorption cycle durations.