دانلود پژوهش درباره بررسی و انتخاب انواع سیستمهای مختلف آیس بانک ICE BANK

یکشنبه 26 فروردین 1397
دانلود پایان نامه بررسی و انتخاب انواع سیستم های مختلف ایس بان یا مخزن ذخیره سرمایی
دسته بندی فنی و حرفه ای
فرمت فایل doc
حجم فایل 1706 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 141
پژوهش درباره بررسی و انتخاب انواع سیستمهای مختلف آیس بانک ICE BANK

فروشنده فایل

کد کاربری 4152

*پژوهش بررسی و انتخاب انواع سیستمهای مختلف آیس بانک ICE BANK*

فهرست

مقدمه ............................................................................................................................................................................. 5

چکیده ............................................................................................................................................................................. 6

علائم و اصطلاحات بکار گرفته شده ......................................................................................................................... 7

فصل اول – معرفی کلی .............................................................................................................................................. 8

فصل دوم – پارامترهای اصلی طراحی ..................................................................................................................... 22

فصل سوم – مقایسه سیستم های مختلف مخزن ذخیره ................................................................................... 60

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) 106

فصل دهم – پروسه طراحی ....................................................................................................................................... 108

ضمیمه - Aمثالی کاربردی در استفاده از مخزن ذخیره در صنایع لبنیات ......................................... 125

مقدمه

بحث استفاده از مخازن ذخیره سرمایی (Cool Thermal Storage) از سالهای 1970 و 1980 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 %35 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.

در نتیجه بسیاری از شرکتها و نیروگاههای تولید کننده انرژی الکتریکی از راههای مختلف از جمله با تغییر تعرفه خود، اضافه کردن مبالغ قابل توجهی به قیمت مصرف در زمان پیک مصرف انرژی، تعیین مبلغی اضافه برای مصرف کننده بر اساس مقدار ماکزیمم انرژی مصرفی در طول یک ماه ( هزینه دیماند Demand) ) (و نه براساس مقدار کل انرژی مصرفی) وحتی تعیین وامها و سوبسید هایی برای ترغیب مصرف کننده ها به انتقال پیک مصرف انرژی خود به ساعتهای غیر پیک، سعی در انتقال قسمتی از انرژی الکتریکی از ساعات پیک مصرف به ساعات غیر پیک نمودند.

مخزن ذخیره یکی از این راههاست که کارکرد چیلرها را که از پرمصرف ترین دستگاههای تهویه مطبوع می باشند به ساعات دلخواه موکول می نماید. در اکثر موارد نیز هزینه ای که از کم کردن سایز چیلر صرفه جویی می گردد برای ساختن یک مخزن یا خرید آن کافی می باشد.

یکی از ضعف هایی که در اکثر پایان نامه ها به چشم می خورد مشخص نبودن منبع تک تک مطالب ذکر شده است؛ بطوریکه اگر خواننده به صحت بخشی از مطلب شک نماید بطور مشخص متوجه نخواهد شد که این بخش و یا این فرمول و یا حتی این جمله دقیقا از کدام منبع نقل شده است و لذا امکان پیگیری معتبر بودن آن امکان پذیر نبوده و یا با دشواری بسیار همراه خواهد بود. در این پایان نامه سعی گردیده تا تمام قسمتهای متن و حتی تک تک جملات با شماره هایی که داخل کروشه [ ] قرار گرفته اند به منبع مورد نظر ارجاع داده شوند ؛ بطوریکه خواننده بتواند خود صحت و یا میزان اعتبار تک تک جملات را بررسی و پیگیری نماید.

مطالبی که ناشی از اطلاعات شخصی یا دانسته ها یا نگرش مهندسی یا برداشت شخصی اینجانب گردآورنده این پایان نامه می باشد و یا در اثر پرس و جو و تحقیق اینجانب روشن گردیده است و دارای منبع مورد تایید بین المللی ای نمی باشد، کلا داخل کروشه [....... ] نقل میشود تا خواننده محترم پایان نامه خود در مورد صحت آن تصمیم گیری یا بررسی نماید.

امیدواریم این پایان نامه به مهندسین و پیمانکاران و صاحبان صنایع در بررسی، آنالیز و هم چنین انتخاب روش مناسب و با طراحی یک مخزن ذخیره (سرمایی) کمک نماید.

چکیده

در این پایان نامه به بررسی انواع سیستمهای مختلف ایجاد یک آیس بانک (Ice Bank) یا یک مخزن ذخیره سرمایی (Cool Thermal Storage) پرداخته می شود. روشهای مختلفی که مورد بررسی قرار می گیرند عبارتند از :

1 – روش یخسازی بروی کویل (خارجی) (External Melt Ice-on-Coil Storage Storage System)

2 - روش یخسازی بروی کویل (داخلی) (Internal Melt Ice-on-Coil Storage Storage System)

3 – روش کپسولهای یخ یا توپهای یخ (Encapsulated Ice)

4 – روش نمک های اوتکتیک (Eutectic Salt Phase-Change Materials)

با استفاده از منابع معتبر سعی شده است تا تمام نکات قابل توجه و ضروری جهت ایجاد یک سیستم با مخزن ذخیره و همچنین نقاط قوت و ضعف هر روش مورد بحث و بررسی قرار گیرد.

در انتها چند مثال کاربردی در چگونگی انجام محاسبات و تخمین سایز مخزن مورد نیاز آورده شده است.

علائم و اصطلاحات بکار گرفته شده

مخزن ذخیره سرمایی : Cool Thermal Storage

ASHRAE

HVAC & R

شارژ مخزن

تخلیه مخزن

تکنولوژی مخزن

ARI

تن-ساعت (منظور از تن – ساعت حاصلضرب تناژ مورد نیاز ساختمان در تعداد ساعاتی است که این بار مورد نیاز می باشد)

فصل اول - معرفی کلی

مقدمه

همانطور که ذکر گردید بحث استفاده از مخازن ذخیره گرمایی و سرمایی از سال 1980 آغاز گردیده و تاکنون بسیاری از فواید استفاده از مخازن ذخیره در تعدیل نرخ و هزینه مصرف انرژی و کوچک تر کردن سایز تجهیزات مورد نیاز روشن گردیده است. [1]

] یکی دیگر از مصارف مخزن ذخیره، استفاده از آیس بانک(Ice Bank) جهت داشتن سیال مبرد با دمای ثابت (0°C) 32°F می باشد که در صنایع غذایی و صنایع لبنیات و پاستوریزاسیون بسیار حائز اهمیت است چون در این صنایع زمان و درجه حرارت محصول بسیار مهم است در یک پروسه سرمایش کنترل شده، تنها سیستمی که بتواند در تمام مدت پروسه یک سیال سرد با دمای ثابت و یکنواخت تامین نماید، یک سیستم آیس بانک (Ice Bank) می باشد در طول فصل به کلیه مزایای یک سیستم با مخزن ذخیره به تفصیل پرداخته خواهد شد. [

قیمتهایی که در این پایان نامه برحسب دلار آمریکا ذکر شده اند براساس قیمتهای سال 1992 میلادی می باشند. در غیر این صورت سال مربوط به آن ذکر خواهد گردید. [1]

] (در این پایان نامه هر جا صحبت از مخزن ذخیره می گردد منظور همان مخزن ذخیره سرمایی است.) [

1 – 1 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. [1]

]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. [1]

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. [1]

] 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. [

البته این نکته نیز قابل توجه است که در برخی موارد همان هزینه ای که از کوچک شدن چیلر صرفه جویی می شود تماما صرف ساختن مخزن ذخیره می گردد. [1]

]بررسی این مورد بسته به شرایط پروژه و پروفیل بار سرمایی محل از هر پرروژه به پروژه دیگر تفاوت می کتد [

]در پروژه های بزرگ که کوچک کردن سایز چیلرها باعث کم شدن تعداد آنها می شود، معمولا ساخت مخزن ذخیره هزینه کمتر از مقدار صرفه جویی شده خواهد داشت و از نظر هزینه اولیه ساخت مخزن بسیار مناسب خواهد بود. [

دومین فایده سیستمهای با مخزن ذخیره این است که چیلرها مجبور نخواهند بود تا در گرمترین ساعات روز با بازده پایین به کار بپردازند و در مقابل در ساعات شب با پایین بودن دمای کندانسیگ (Condensing) در بازده بسیار بالاتری کار خواهند نمود و این از نظر مصرف انرژی گامی در جهت صرفه جویی در مصرف خواهد بود. [1] ] (در این مورد بعدا بطور مفصل بحث خواهد شد) [

فایده دیگر استفاده از مخازن ذخیره کاهش هزینه های مصرف انرژی است؛ زیرا قیمت برق مصرفی در تمام ساعات روز یکسان نیست و برای تشویق مصرف کنندگان به انتقال مصرف خود به ساعات غیر پیک مصرف انرژی، قیمت برق در ساعاتی که مصرف کم است، بسیار پایین می باشد. [1]

]این حرکت اخیراً در ایران نیز آغاز شده و اداره برق کنتور دو تعرفه ای و سه تعرفه ای را به هر مشتری متقاضی واگذار می نماید.) [

]علاوه بر این در تعرفه های مصارف خانگی، قیمت انرژی بر حسب مقدار مصرف بطور تصاعدی بالا می رود به این معنی که چون در این ساعات تمام وسایل مصرف کننده روشن هستند و مقدار ماکزیمم مصرف انرژی بسیار بالا می باشد؛ این باعث می گردد تا بازای هر kWh کیلووات-ساعت برق مصرفی، مبلغ زیادی توسط اداره برق تعیین گردد در صورتیکه اگر در مورد چیلرها بخصوص چیلرهای تراکمی بتوان کار آنها را به ساعات دیگری منتقل نمود، مقدار ماکزیمم مصرف کاهش چشمگیری خواهد داشت و در نتیجه باعث می گردد تا برق مصرفی برای دیگر موارد نیز با تعرفه پایین تری محاسبه گردد. [

]در تعرفه های صنعتی نیز با اینکه قیمت هر kWh کیلووات-ساعت برق مصرفی ثابت می باشد اما در مقابل هزینه دیماند (Demand) تعریف می گردد که مبلغی را بازای ماکزیمم kW کیلووات مصرفی به مبلغ برق مصرفی مصرف کننده می افزاید؛ در نتیجه جهت جلوگیری از بالارفتن این هزینه (جریمه) دیماند (Demand)

بهتر آن است که حتی الامکان کارکرد چیلر ها را به ساعاتی که دستگاههای دیگر خاموش هستند منتقل نمود.. [

]علاوه بر این کارکرد چیلرها بصورت نیم بار (Part Load) معمولا با کاهش بازده همراه می باشد و در یک سیستم بئون مخزن ذخیره به این علت که ساعات پیک بار سرمایی فقط مدت زمان کوتاهی می باشد لذا در بقیه موارد کمپرسور بصورت نیم بار (Part Load) کار می کند که این باعث هدردادن انرژی می گردد و مجموع این انرژی ها در طول یکسال مقدار قابل توجهی خواهد گردید. در سیستم مخزن ذخیره کمپرسور بصورت تمام بار کار خواهد کرد تا مخزن را شارژ نماید؛ لذا در اکثر موارد کمپرسورها با حداکثر بازده خود بکار خواهند پرداخت. [

در سیستمهای دارای مخزن ذخیره بعلت پایین تر بودن دمای سیال تغذیه (Supply) با کوچکتر کردن سایز لوله کشی و اندازه پمپها در هزینه این تجهیزات و همچنین انرژی مصرفی برای پمپاژ صرفه جویی خواهد گردید. بعلاوه بعلت پایین بودن دمای هوای توزیعی، اندازه دستگاههای هواساز نیز (بعلت کاهش مواردی مورد نیاز) کاهش خوهد یافت و طبیعتاً قیمت اولیه و انرژی مصرفی آنها نیز کمترخواهد بود. [1]


بهترین روش کسب درآمد از اینترنت
نظرات (0)
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)

نام :
پست الکترونیکی :
وب/وبلاگ :
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد