تحلیل اگزرژی سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم با در نظر گرفتن اثرات افت فشار مبرد r134a

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 تاثیر 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 22.7 درصد و کمترین تخریب اگزرژی سیستم 1.48 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 12.6 درصد و بیشترین مقدار تخریب اگزرژی با مقدار 2.19 کیلووات را دارد.

Exergy analysis of a directexpansion solarassisted heat pump system considering the effects of pressure drop of the R134a refrigerant flow

In this paper, the exergy analysis of a directexpansion solarassisted heat pump system (DXSAHP) has been presented considering the effects of the pressure drop associated with the ï‌‚ow of R134a refrigerant through the condenser, collector/ evaporator and connection pipes. In order to calculate the two phase refrigerant pressure drop through the evaporator and condenser, the homogeneous model of pressure drop inside horizontal pipes has been used. The DXSAHP system mainly employs a bare ï‌‚atplate solar collector with a surface area of 4 m2, a hot water tank with the volume of 150L, a rotarytype hermetic compressor and a thermostatic expansion valve. Furthermore, the effect of various parameters including ambient temperature, solar radiation, collector area and compressor speed have been analyzed on the exergy efficiency and exergy loss of the system. The results of the simulation have good agreement with the experimental results and show that the increase in solar collector/evaporator pressure drop adversely affects the system COP and the solar collector efficiency. During the operation of the DXSAHP system within a year, it is concluded that the largest value of the exergy efficiency of the system is 22.7 percent and the lowest value of the exergy loss is 12.6 kW. The obtained values are particularly due to the minimum amount of solar radiation in December. Results indicate that the solar collector has the minimum value exergy efficiency amounted to 12.6 percent and the maximum value of exergy loss amounted to 2.19 kW, among all of the system components.