بررسي تجربي اثر مخلوط مبرد-روغن بر عملكرد كندانسور ميكروكانال در سيستم تبريد خودرو

دكتري

كاربرد چگالنده¬هاي جريان موازي به دليل مزايايي چون فشردگي، عملكرد بالا، وزن كم و قابليت اطمينان در مقايسه با چگالنده¬هاي مرسوم، اخيراً در سيستم تبريد خودرو رشد چشمگيري داشته است. مبرد R134a به عنوان متداول¬ترين مبرد مورد استفاده در سيستم تبريد خودرو نيز با توجه به پروتكل¬هاي زيست محيطي بايستي به دليل پتانسيل بالاي گرمايش كره زمين جايگزين گردد. از ميان مبردهاي پيشنهاد داده شده، مبرد R1234yf به دليل خواص ترموديناميكي و عملكردي مشابه با مبرد R134a مورد استقبال قرار گرفته است. از طرف ديگر با توجه به وجود روغن درون كمپرسور و جريان يافتن مقداري از اين روغن به همراه مبرد درون سيكل، بررسي اثرات حضور روغن بر عملكرد اجزاي مختلف و به خصوص چگالنده ضروري مي-باشد. در همين راستا در كار حاضر به بررسي تجربي و مدلسازي اثرات مخلوط مبرد R1234yf-روغن بر عملكرد چگالنده و مقايسه نتايج با نتايج مربوط به مخلوط مبرد R134a-روغن پرداخته شده است. جهت دستيابي به اين امر ابتدا عملكرد چگالنده هنگام جريان يافتن مبرد خالص بررسي و مدلسازي گرديده است و سپس انواع مدلسازي پيشنهاد داده شده به حالت جريان يافتن مخلوط مبرد-روغن توسعه داده شده و نتايج با نتايج تجربي مقايسه گرديده است. ابتدا عملكرد چگالنده با روش يك بعدي المان محدود مدل گرديده است كه تطابق مناسب مابين نتايج مدلسازي و تجربي مشاهده گرديده است. سپس روش يك بعدي المان محدود با روش ديناميك سيالات محاسباتي كوپل گرديده و روش جديدي براي مدلسازي عملكرد چگالنده با قابليت پيش بيني توزيع غير يكنواخت مبرد درون هدر و همچنين بررسي هندسه هدر بر توزيع غير يكنواخت مبرد ارائه گرديده است. روش پيشنهاد شده باعث بهبود قابل توجه دقت مقادير پيش بيني شده در مقايسه با نتايج تجربي مي¬گردد. هندسه جديد هدر بر مبناي كاهش عمق نفوذ لوله تخت درون هدر، قرار دادن لوله ورودي دور از لوله¬هاي تخت و افزايش قطر هدر نيز پيشنهاد داده شده است. در ادامه با توجه به اهميت پيش بيني ميزان افت فشار و عدم وجود همبستگي با قابليت اطمينان بالا، همبستگي جديدي براي پيش بيني ميزان افت فشار چگالنده با قابليت در نظر گرفتن ميزان سوپرهيت مبرد ورودي ارائه و با نتايج تجربي صحت سنجي گرديده است. مدل ارائه شده سپس در فرآيند بهينه سازي چند هدفه چگالنده جهت امكان سنجي بهبود عملكرد چگالنده بدون ايجاد تغيير در ابعاد آن به كار گرفته شده و نقاط بهينه پرتو براي بهينه¬سازي¬هاي تك هدفه، دو هدفه، سه هدفه و چهار هدفه ارائه شده است. روش شبكه عصبي پيشخور آموزش داده شده به روش پس انتشار با استفاده از الگوريتم ژنتيك جهت مدلسازي عملكرد چگالنده بهينه گرديد. سپس نتايج حاصل از اعمال دو روش فوق با نتايج روش جديد به نام شبكه عصبي بازگشتي، مقايسه گرديد كه نهايتاً روش شبكه عصبي بازگشتي جهت مدلسازي مبادله¬كن¬هاي حرارتي با دقت بسيار بالا نسبت به دو روش ديگر پيشنهاد گرديد. رفتار گذراي سيستم تبريد خودرو در بازه¬هاي قطع و وصل كمپرسور نيز با توجه به اهميت آن به صورت تجربي بررسي گرديد و رابطه¬اي براي پيش بيني ظرفيت چگالنده در حالت گذار ارائه داده شد. همچنين كنترل نحوه راه اندازي كمپرسور پس از خاموشي جهت كاهش قابل توجه ميزان انرژي مصرفي كمپرسور پيشنهاد گرديد. در ادامه عملكرد چگالنده هنگام جريان يافتن مخلوط مبرد-روغن براي دو مبرد اشاره شده به صورت تجربي بررسي گرديد و روش¬هاي مدلسازي اشاره شده در بالا به حالت استفاده از مخلوط مبرد-روغن توسعه داده شد. افزايش ميزان افت فشار چگالنده هنگام افزودن روغن به سيكل، كاهش ظرفيت چگالنده و عدم حلاليت مناسب روغن مخصوص مبرد R134a درون مبرد R1234yf در مقادير بالاي نسبت گردش روغن نمونه¬اي از نتايج ناشي از بررسي تجربي عملكرد چگالنده مي¬باشد. مشخص گرديد كه مدلسازي يك بعدي المان محدود داراي قابليت مناسبي براي پيش بيني افت فشار چگالنده هنگام جريان مخلوط مبرد-روغن نبوده (5/67 درصد خطا) و بنابراين همبستگي جديدي براي پيش بيني ميزان افت فشار با دقت بالا توسعه داده شد. روش شبكه عصبي بازگشتي براي اولين بار جهت پيش بيني عملكرد چگالنده با مخلوط مبرد-روغن به كار گرفته شد و در حال حاضر به عنوان مناسب ترين روش در دسترس جهت مدلسازي پيشنهاد گرديد. همچنين رفتار گذراي سيستم و بويژه چگالنده در حالت جريان يافتن مخلوط مبرد-روغن نيز به صورت تجربي بررسي گرديد.

190597

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر محمد حسن شجاعي فرد