امکان‌‌سنجی سیستم‌های سرمایش تبخیری مبتنی بر چرخه ی مایسوتسنکو در شهرهای ایران

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند

چکیده

این مقاله به معرفی سیستم­های سرمایشی تبخیری مستقیم و غیرمستقیم می­پردازد. بعد از آن نوع خاصی از سیستم­های سرمایشی تبخیری غیرمستقیم که بر اساس چرخه­ی مایسوتسنکو  کار می­کنند معرفی می­شود. سیستم­هایی که بر اساس چرخه­ی مایسوتسنکو کار می­کنند، در حالت ایده­آل می­توانند دمای هوای ورودی را تا دمای نقطه­ی شبنم هوای ورودی کاهش دهند. بازده­ی حباب خیس این سیستم­ها نسبت به سایر سیستم­های سرمایشی تبخیری غیرمستقیم بالاتر است. در این سیستم­ها از دو جریان هوا به­جای یک جریان می­توان استفاده­ی مفید برد. این سیستم­ها قادرند مصرف انرژی را تا ۹۰ درصد در مقایسه با راه­حل­های سنتی کاهش دهند. در ادامه با دسته­بندی اقلیم­های مختلف آب و هوایی ایران امکان استفاده از این سیستم در شهرهای مختلف ایران بررسی شده است. نتایج به­دست­آمده نشان می­دهند که باتوجه­به شرایط مختلف آب و هوایی شهرهای ایران، استفاده از این سیستم­ها برای شهرهای با رطوبت نسبی بالا و اختلاف دمای زیاد بین حباب خشک و نقطه­ی شبنم مانند رشت، ساری، رامسر و اردبیل مناسب نیست.

کلیدواژه‌ها


[1] Perez-Lombard,  L.,  Ortiz, J.,  Pout, C., A review on buildings   energy   consumption  information, Energy and  buildings,  Vol.  40,  No. 3,  pp.  394-398, (2008).
 
[2] قربانی، م.، اهمیت و کاربردهای آب خاکستری  در  مدیریت  مصرف آب، مجموعه  مقالات  اولین  همایش  ملی  مدیریت  مصرف  و  هدر رفت آب، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران، آذر ماه 1396.
 
[3] Petroleum, B., BP statistical review of world energy, June, London, UK, (2009).
 
[4] Yi, J., Chinese building energy consumption situation and    energy   efficiency  strategy,  New  architecture,
   (2008).
 
[5] Pandelidis,    D.,   Anisimov,   S.,   Worek,   W.   M., Performance   study   of   the  Maisotsenko  Cycle heat exchangers in  different  air-conditioning  applications, International  Journal  of  Heat and Mass Transfer, Vol. 81, pp. 207-221, (2015).
 
[6] Zhan,   C.,   Zhao,   X.,  Smith,  S.,  Riffat,  S.  S.  B., Numerical    study   of   a   M-cycle    cross-flow    heat exchanger   for  indirect evaporative cooling, Building and Environment, Vol. 46, No. 3, pp. 657-668, (2011).
 
[7] Duan,  Z., Investigation of a novel dew point indirect evaporative   air   conditioning   system  for   buildings (Doctoral   dissertation,  University   of   Nottingham), (2011).
 
[8] Chen,  Q.,  Yang, K., Wang, M., Pan, N., Guo, Z. Y., A  new   approach   to  analysis  and  optimization  of evaporative   cooling   system  I: Theory, Energy, Vol. 35, No. 6, pp. 2448-2454, (2010).
 
[9] Gillan,  L., Maisotsenko cycle for cooling  processes, International     Journal    of    Energy     for   a   Clean Environment, Vol. 9, No. 1-3, (2008).
 
[10] Cui, X., Chua, K. J., Yang, W. M., Ng, K. C.,   Thu, K.,   Nguyen,    V. T.,    Studying    the   performance of   an  improved     dew-point    evaporative    design for     cooling     application,       Applied       Thermal Engineering, Vol. 63, No. 2, pp. 624-633, (2014).
 
[11] نوری، س.، نوری، س.، فرایند  انتقال  جرم  و  حرارت در چرخه مایسوتسنکو، مجموعه مقالات دومین همایش ملی تکنولوژی­های نوین در شیمی پتروشیمی، مرکز پژوهش­های صنعتی و معدنی هم­اندیشان چرخه علم و صنعت، تهران،  ایران، اردیبهشت ماه 1395.
 
[12] Kavaklioglu,   K.,  Koseoglu,  M.  F.,  Caliskan,  O., Experimental      investigation      and     radial   basis function network   modeling  of  direct  evaporative cooling  systems,  International    Journal    of   Heat and Mass Transfer, Vol. 126, pp. 139-150, (2018).
 
[13] Porumb, B., Ungureşan, P., Tutunaru, L. F.,  Serban, A.,  Balan,  M.,  A    review   of  indirect  evaporative cooling  technology,    Energy     Procedia,   Vol.  85, pp. 461-471, (2016).
 
[14] Kumar,   M.,   Sharma.   A.,   Evaporating   Cooling System:    A    Review,    International   Journal   for Research    in     Applied    Science    &    Engineering Technology, Vol. 6, (2018).
 
[15] Rogdakis,   E. D.,  Koronaki,  I. P.,  Tertipis,  D. N., Experimental     and    computational  evaluation of a
      Maisotsenko   evaporative  cooler  at  Greek  climate, Energy and Buildings, Vol. 70, pp. 497-506, (2014).
 
[16] Dhamneya,    A. K.,    Rajput,   S. P. S.,    Singh, A., Thermodynamic   performance    analysis    of  direct evaporative   cooling  system for  increased  heat and mass transfer area,  Ain Shams  Engineering  Journal, Vol. 9, No. 4, pp. 2951-2960, (2018).
 
[17] Mahmood,   M.  H.,   Sultan,    M.,    Miyazaki,   T., Koyama,  S.,   Maisotsenko,  V. S.,  Overview of the Maisotsenko   cycle–A   way   towards    dew   point evaporative   cooling,   Renewable    and sustainable energy reviews, Vol. 66, pp .537-555, (2016).
 
[18] ذوالفقاری، ح.، تحلیل سیکل میسوتسنکو و امکان­سنجی آن برای  اقلیم  ایران، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین  طوسی،  پایان نامه کارشناسی ارشد، 1392.
 
[19] Maisotsenko, V., Gillan, L., The Maisotsenko cycle for  air  desiccant  cooling  & The  4th    international Symposium  on  HVAC,  Beijing, China, Vol. 9, No. 11, (2003).
 
[20] Zhan,   C.,   Duan,  Z.,  Zhao, X., Smith, S., Jin, H., Riffat,   S.,     2011.     Comparative    study   of   the performance    of    the  M-cycle   counter-flow   and cross-flow heat exchangers  for  indirect evaporative cooling–paving the  path  toward sustainable cooling of  buildings,  Energy,  Vol.  36,  No.  12,  pp. 6790-6805, (2011).
 
[21] Cui,  X.,    Chua,     K.  J.,   Yang,   W.  M.,    2014. Numerical   simulation  of  a  novel  energy-efficient dew-point    evaporative  air cooler,  Applied energy, Vol. 136, pp. 979-988, (2014).
 
[22] قربانی فعال، ص.، یاری، م.، و افتخاری یزدی، م.، بررسی امکان استفاده از کولر تبخیری میسوتسنکو در شهرهای مختلف ایران، مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی علوم مهندسی، ایده­های نو، موسسه آموزش عالی آیندگان تنکابن، مازندران، ایران، اردیبهشت ماه 1393.
 
[23] سوهانی، ع.، صیادی، ح.، معرفی سیستم­های سرمایش تبخیری نقطه شبنم و کاربردهای آن­ها، مجموعه مقالات مجله علمی ترویجی  انجمن مهندسان مکانیک  ایران، دوره 27، شماره 1- شماره پیاپی 118، صفحه 6-3، ایران، فروردین و اردیبهشت ماه 1397.
 
[24] Gillan, L., Maisotsenko, V., Maisotsenko open cycle used for gas turbine power generation. In ASME Turbo Expo 2003, collocated with the 2003 International Joint Power Generation Conference, pp. 75-84, (2003).
 
[25] Maisotsenko, V., Reyzin, I., The Maisotsenko cycle for electronics cooling, In ASME 2005 Pacific Rim Technical Conference and Exhibition on Integration and Packaging of MEMS, NEMS, and Electronic Systems collocated with the ASME 2005 Heat Transfer Summer Conference, pp. 415-424, (2005).
 
[26] Caliskan, H., Dincer, I., Hepbasli, A., A comparative study on energetic, exergetic and environmental performance assessments of novel M-Cycle based air coolers for buildings, Energy Conversion and Management, Vol. 56, pp. 69-79, (2012).
 
[27] Saghafifar, M., Gadalla, M., Analysis of Maisotsenko open gas turbine bottoming cycle, Applied Thermal Engineering, Vol. 82, pp. 351-359, (2015).
 
[28] Zhao, X., Li, J. M., Riffat, S. B., Numerical study of a novel counter-flow heat and mass exchanger for dew point evaporative cooling, Applied Thermal Engineering, Vol. 28, No. 14-15, pp. 1942-1951, (2008).
 
[29] C. Zhan, X. Zhao, S. Smith, S. B. Riffat, Numerical study of a M-cycle cross-flow heat exchanger for indirect evaporative cooling, Building and Environment, Vol. 46, No. 3, pp.657-668, (2011).
 
[30] فراستی، ی.، سوهانی ع.، و صیادی، ح.، استفاده از مبدل های نقطه شبنم مایسوتسنکو در راستای  خنک سازی هوای  ورودی به کمپرسور توربین گاز، مجموعه مقالات سومین کنفرانس بین­المللی یافته­های نوین علوم و تکنولوژی، مرکز مطالعات و تحقیقات اسلامی سروش حکمت مرتضوی، قم، ایران، دی ماه 1395.
 
[31] Pandelidis, D., Pacak, A., Anisimov, S., Energy Saving Potential by Using Maisotsenko-Cycle in Different Applications, International Journal of Earth & Environmental Sciences, (2018).
 
[32] م. ابراهیمی، م.، بشیرنژاد ک.، و ابراهیمی، ا.، بررسی انواع سیستم­های سرمایش تبخیری مستقیم و غیرمستقیم، مجموعه مقالات دومین کنفرانس سراسری دانش و فناوری مهندسی مکانیک و برق ایران، موسسه برگزار کننده همایش­های توسعه محور دانش و فناوری سام ایرانیان، تهران، ایران، شهریور ماه 1395.
 
[33] Caliskan, H., Hepbasli, A., Dincer, I.,  Maisotsenko, V., Thermodynamic performance assessment of a novel air cooling cycle: Maisotsenko cycle, international journal of refrigeration, Vol. 34, No. 4, pp. 980-990, (2011).
 
 [34] Hosoz, M., Ertunc, H. M., Ozguc, A. F., Modelling of a direct evaporative air cooler using artificial neural network, International Journal of Energy Research, Vol. 32, No. 1, pp. 83-89, (2008).
 
 [35] Qiu, G. Q., Riffat, S. B., Novel design and modelling of an evaporative cooling system for buildings, International Journal of Energy Research, Vol. 30, No. 12, pp. 985-999, (2006).
 
[36] Rezaee, V., Houshmand, A., Feasibility study of Maisotsenko indirect evaporative air cooling cycle in Iran, GeoScience Engineering, Vol. 61, No. 2, pp. 23-36, (2015).