تحليل ترموديناميكي پمپ حرارتي جديد تركيبي- اجكتوري و مقايسه با پمپ حرارتي تركيبي

Thermodynamic analysis of a new hybrid-ejector heat pump and comparison with the hybrid heat pump

در اين مقاله تاثير افزودن اجكتور بر عملكرد ترموديناميكي پمپ حرارتي تركيبي مورد بررسي قرار گرفت. با شبيه سازي سيكل جديد پمپ حرارتي تركيبي- اجكتوري در نرم افزار EES، ابتدا تاثير قطر محفظه اختلاط اجكتور در نتايج حاصله تحليل شده و مشخص گرديد كه با انتخاب قطري در حدود 15mm نسبت انرژي اوليه (PER، نسبت انرژي حرارتي مفيد خروجي به كل انرژي حرارتي اوليه ورودي) و نيز بازده قانون دوم پمپ حرارتي بيشينه گشته و دماي خروجي كمپرسور كمينه مي شود. سپس، نسبت انرژي اوليه، بازده قانون دوم ترموديناميك و دماي خروجي كمپرسور پمپ حرارتي جديد با نتايج حاصل براي پمپ حرارتي تركيبي در مقدار و دماي يكسان گرماي ورودي مقايسه گرديد. نتايج نشان داد كه عملكرد آرايش جديد حداكثر 10 درصد از نظر نسبت انرژي اوليه و نيز در حدود 18 درصد از نظر بازده قانون دوم بالاتر از پمپ حرارتي تركيبي است. همچنين با در نظر گرفتن محدوديت دماي خروجي كمپرسور امكان رساندن دماي منابع حرارتي موجود به دماهاي بالاتر در سيستم معرفي شده جديد بيشتر بوده و اين اختلاف بين دو سيستم به 35C مي رسد. سرانجام، تحليل ميزان تلفات اگزرژي در اجزاي سيستم ها نشان داد كه در پمپ حرارتي معرفي شده، تلفات اگزرژي شير انبساط، واجاذب، كمپرسور و جاذب كاهش پيدا كرده و باعث افزايش عملكرد سيستم پمپ حرارتي گرديده است.

One of the conventional methods to improve the heat source utilization is using heat pumps that consume low temperature waste heat sources as the input and increase their temperature and so, the quality. In this article the effect of using ejector on the thermodynamic performance of the hybrid heat pump is evaluated. With simulation of the new hybrid-ejector heat pump in the EES software, first the effect of the ejector mixing section diameter on the results is analyzed and it is concluded that a diameter of about 15 mm leads to the primary energy ratio (PER, the ratio of useful thermal energy output to the total initial heat energy input) and second law efficiency of the heat pump to reach maximum and the exit temperature of the compressor to remain minimum. Next, PER, second law efficiency and the compressor exit temperature of new heat pump are compared with those of the conventional hybrid heat pump at the same amount and temperature as the input heat. The results showed that the PER and second law efficiency of the new layout is maximum 10 percent and about 18 percent higher than those of the hybrid cycle respectively. It is also observed that with considering the restriction in compressor exit temperature, in new system, it is possible to increase the temperature of input heat 35C more compared to the increase that can occur in the hybrid system. Finally, the analysis of the relative exergy losses in the components of the systems revealed that in the new layout, the relative exergy losses of throttling valve, desorber, compressor and absorber were reduced and improved the performance of this cycle.