مدل سازي و بهينه سازي سيستم تهويه با مبرد هوا براي سيستم حمل ونقل ريلي

كارشناسي ارشد

چكيده استفاده از هوا به‌عنوان مبرد در سيستم‌هاي سرمايشي به علت اثر كم سردكنندگي حجمي آن ممكن است منجر به يك كمپرسور بزرگ شود و مصرف انرژي زياد در توليد سرمايش را به دنبال داشته باشد. سيستم‌هاي تهويه مطبوع (معمول) قطار به‌عنوان يكي از منتشركننده‌هاي گازهاي گلخانه‌اي مورد توجه هستند. سيستم‌هاي تهويه با مبرد هوا كه حتي داراي مقدار كمي نشتي هوا هستند، بي‌خطر بوده و مي توانند به‌طور خودكار توسط يك كمپرسور كوچك، هوا را بازگرداني كنند. هدف اصلي اين پژوهش مدل سازي وبهينه سازي سيستم تهويه با مبرد هوا براي قطارهاي سرعت بالا مي باشد كه درواقع با نشان دادن چگونگي تأثيرپذيري عملكرد سيكل تبريد برآيتون از نسبت فشار و راندمان مكانيكي و حرارتي اجزاي مختلف آن بررسي مي شود . در سيستم سرمايشي مورد مطالعه هواي برگشتي كابين قطار با هواي تازه وارده به چرخه, مخلوط شده و بعد از ورود به كمپرسور فشرده گرديده و سپس به وسيله مبدل حرارتي خنك كننده سرد مي شود. هواي خروجي از مرحله قبل وارد مبدل حرارتي بازياب كننده مي شود (با هدف بهره گيري بيشترازهواي برگشتي) وپس از انبساط توسط اكسپندر و حذف قطرات آب اضافي هوا توسط دستگاه جداكننده وارد فضاي كابين مي شود. تغيرات در مشخصات هر يك از تجهيزات روي بازدهي نهايي سيستم موثر است . در اين پژوهش پس از مدل سازي با بهينه‌سازي متغيرهاي طراحي بيشترين مقادير دو تابع هدف ( COP و انرژي سرمايشي توليد شده بر واحد هزينه‌ها) مشخص مي‌گردند. با مدل‌سازي و استفاده از الگوريتم بهينه‌سازي دو هدفه NSGA-II بهترين مقادير فني و اقتصادي در نسبت فشار 11/2 و مقادير ضريب عملكرد و راندمان تجهيزات حدود %85-%90 بدست آمده و ضريب عملكرد COP برابر با 52/1 و تابع مقدار سرمايش بر هزينه سالانه 7/15 كيلو وات ساعت بر دلار محاسبه گرديد. تجزيه وتحليل حساسيت نتايج بهينه شده نسبت به تغيرات دماي محيط و ظرفيت سرمايش مورد كاوش قرار گرفت كه نتايج حاصله حاكي از كاهش COP با افزايش دماي محيط و يا افزايش ظرفيت سرمايشي است و همچنين كاهش دما ويا كاهش ظرفيت منجر به افزايش COP مي شود. واژه‌هاي كليدي: سيكل تبريد هوايي معكوس برايتون، سيستم سرمايش قطار، بهينه‌سازي چند هدفه، نسبت فشار

188745

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي