بررسي عملكرد پمپ هاي گرمايي هيدريد فلزي داراي كمپرسور (CDMHHP) با استفاده از شبيه سازي عددي

Investigation of Compressor Driven Metal Hydride Heat Pumps (CDMHHP) Using Numerical Simulation

هيدريدهاي فلزي به دليل واكنش گرمازا و گرماگير با هيدروژن مي­توانند به منظور سرمايش و يا گرمايش محيط مورد استفاده قرار گيرند. در اين تحقيق توانايي سردسازي پمپ­ هاي گرمايي بر پايه هيدريدهاي فلزي داراي كمپرسور (CDMHHP) براي اولين بار با استفاده از يك مدل دو بعدي مورد بررسي قرار گرفته است. تحقيقات گذشته بر روي CDMHHP ها تنها با استفاده از مدل يك بعدي صورت گرفته است. نتايج حاصل از شبيه ­سازي با نتايج آزمايشگاهي در دسترس مورد مقايسه قرار گرفت و توافق خوبي بين آن‌ها مشاهده شد. سپس تأثير نوع كمپرسور و آلياژ جاذب هيدروژن بر عملكرد پمپ گرمايي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه بازدهي دستگاه به طور قابل توجهي به عملكرد كمپرسور وابسته بوده و استفاده از كمپرسور دو مرحله ­اي در مقايسه با كمپرسور يك مرحله ­اي مي­تواند عملكرد دستگاه را بهبود بخشد. همچنين استفاده از دو نوع آلياژ LaNi5 و C5 نشان داد كه در شرايط عملياتي يكسان، آلياژ C5 توان سردسازي بيشتري نسبت به LaNi5 دارد كه اين نيازمند صرف هزينه بيشتر نيز مي­باشد. در هنگامي كه توان مصرفي دستگاه براي هر دو آلياژ يكسان بود، پمپ گرمايي داراي آلياژ LaNi5 با استفاده از يك كمپرسور سه برابر بزرگ­تر توانست توان سردسازي معادل با پمپ گرمايي حاوي آلياژ C5 حاصل كند.

Metal hydrides can be used for ambient cooling and heating because of their exothermic and endothermic reaction with hydrogen. This is the first attempt to investigate the cooling capacity of compressor driven metal hydride heat pumps (CDMHHP) using a two-dimensional model. In the last studies, only one-dimensional models have been used for studying the application of CDMHHPs. The simulation results have been compared with experimental results and a good agreement have been observed between them. Then the effect of compressor type and hydrogen adsorbent on the performance of heat pump have been investigated. The results show that the device efficiency significantly depends on compressor performance and using the two-stage compressor can improve the device performance compared with one-stage compressor. Also the use of LaNi5 and C5 alloys showed more cooling power in C5 alloy in the same operating condition whereas it takes more cost. Since the power consumption was equal to both alloys, the heat pump containing LaNi5 alloy with tree times larger compressor could generate the same cooling power provided by C5 alloy.