تعداد صفحات: ۱۴۲ | قابل ویرایش
فهرست
مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۵
چکیده ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۶
علائم و اصطلاحات بکار گرفته شده …………………………………………………………………………………………………………. ۷
فصل اول – معرفی کلی ……………………………………………………………………………………………………………………………. ۸
فصل دوم – پارامترهای اصلی طراحی ……………………………………………………………………………………………………… ۲۲
فصل سوم – مقایسه سیستم های مختلف مخزن ذخیره ……………………………………………………………………….. ۶۰
فصل چهارم – روش یخسازی بروی کویل (خارجی) (External Melt Ice-On-Coil System) …… 62
فصل پنجم – روش یخسازی بروی کویل (داخلی) (Internal Melt Ice-On-Coil System) …………. 70
فصل ششم – روش کپسولهای یخ (Encapsulated Ice) …………………………………………………………………. 78
فصل هفتم – روش نمک اوتکتیک (Eutectic Salt Phase Change Material) …………………………. 97
فصل هشتم – توضیحی کوتاه در مورد روش یخسازی مستقیم (Ice Harvesting System) ………….. 104
فصل نهم – توضیحی کوتاه در مورد روش مخزن ّ اب سرد ّ (Chilled Water Storage System) ۱۰۶
فصل دهم – پروسه طراحی ……………………………………………………………………………………………………………………… ۱۰۸
ضمیمه – Aمثالی کاربردی در استفاده از مخزن ذخیره در صنایع لبنیات ………………………………….. ۱۲۵
مقدمه
بحث استفاده از مخازن ذخیره سرمایی (Cool Thermal Storage) از سالهای ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ آغاز گردید. در این زمان نیروگاه های تولید انرژی الکتریکی متوجه ضرورت کاهش پیک مصرف انرژی برای سهولت و حتی پیشرفت در امر تولید و توزیع شده بودند و در خیلی از موارد بخصوص در روزهای گرم سال، مقدار ماگزیمم مصرف انرژی در یک پروژه بیشتر به سهم دستگاهها و تجهیزات تهویه مطبوع اختصاص داشت.
در بررسی انجام شده در ایالات متحده مشخس گردید که در بسیاری از ایالتها تبرید در تابستان بیش از %۳۵ کل برق مصرفی را بخود اختصاص داده است. (درنتیجه صحبت بر سر بهینه سازی ملیاردها دلار هزینه انرژی مصرفی می باشد).
در نتیجه صنعت به این امر توجه نمود که اگر بتوان تبرید را در زمان غیر یک مصرف انرژی به طریقی ذخیره نمود و بعداً مورد استفاده قرار داد بار مصرفی زیادی از دوش شبکه در زمان پیک مصرف برداشته خواهد شد و در نتیجه ظرفیت بیشتری برای مصارف دیگر در طول این زمان در دست خواهد بود و همچنین از ظرفیت اوقات غیر پیک مصرف انرژی نیز بطور کامل استفاده خواهد گردید.
تعریف و معرفی مخزن ذخیره سرمایی (Cool Thermal Storage)
مخزن ذخیره، گرما را از ماده مبرد در طول مدت زمانی که به سرمایش کمتری نیاز است گرفته و این سرمای باصطلاح ذخیره شده در مبرد (سیال سرد یا یخ) در زمان دیگری جهت تکمیل بار سرمایی محل مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده مبرد می تواند آب سرد، یخ یا نمک اوتکتیک(Eutectic salt) باشد.
به بیان ساده تر مثل اینکه چیلر در طول شب (یا هر زمان دیگر که به تبرید احتیاج نباشد یا به مقدار کمی مورد نیاز باشد) به کار بپردازد و یک مخازن پر از آب سرد یا پر از یخ ایجاد نماید و در طول روز (یا در زمان دیگری که پیک بار سرمایی مورد نیاز رخ می دهد) این مخزن برای تأمین بار سرمایی محل استفاده قرار می گیرد.
بنابراین یک سیستم با مخزن ذخیره در کل همان بار سرمایی را جوابگو خواهد بود که یک سیستم بدون مخزن دخیره تأمین خواهد نمود اما در مقابل با ظرفیت لحظه ای پایین تر.
اما در واقع اصلاً چرا کار لازم است؟
اولین فایده ای که این کار دارد کوچک شدن سایز چیلر به نصف و حتی در برخی موارد کمتر می باشد و این بمعنای کاهش هزینه اولیه خواهد بود.
علت اینکه چنین کاری ممکن خواهد بود این است که در حالت اجرای سیستم با مخزن ذخیره زمانی زیادی در دست خواهد بود تا چیلر بتواند ذخیره سرمایی لازم جهت گذراندن پیک بار سرمایی را اندوخته نماید ؛ در این حالت ممکن است یک چیلر کوچک بتواند یک پیک سرمایی بزرگ را از سر بگذراند.
شکل شماتیک شرایط آب (آب وگلیکول) ورودی و خروجی
در نتیجه عبور آب یا هوا از روی کویلهای کندانسور، گاز مبرد R-22 یا هر گاز مبرد دیگر تقطیر شده و بطرف شیر انبساط (Expansion Valve) می رود. در هر دوی این حالتها دمای کندانسور بسته به دمای آب یا هوای عبوری می باشد و این دو نیز کاملا وابسته به دمای هوای محیط می باشند؛ پس در نتیجه در یک محیط معین کاری، دمای منبع گرم (TH) برای حالت با مخزن و یا بدون مخزن یکسان می باشد.
در نتیجه چون TH ثابت می باشد، اما TC در حالت کار با مخزن ذخیره در حدود ۱۳°C یا ۲۳°F کاهش می یابد، مشخص است که اختلاف TH وTC در حالت کار با مخزن بیشتر بوده و در نتیجه COP در حالت با مخزن کمتر می باشد.
چون ظرفیت چیلرها براساس حالت معمول کاری محاسبه می گردد در نتیجه گفته می شود که ظرفیت کار با مخزن چیلرها یا ظرفیت یخسازی آنها در حدود ۶۰ تا ۷۰% درصد ظرفیت معمول آنها می باشد برای مثال یک چیلر که در حالت معمول کاری (۵۵°F →۴۵°F)، ۱۰۰ ton تن تبرید ظرفیت برودتی دارد در حالت شارژ مخزن بیش از ۶۰ تا ۷۰ تن نمی تواند ارائه دهد.
