تکنولوژی تبرید سازگار محیط زیست

تکنولوژی تبرید سازگار محیط زیست – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  مکانیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

مقایسه چندین تکنولوژی تبرید سازگار با محیط زیست [۱]

[۱] Comparison of Several Eco-Friendly Refrigeration Technologies

چکیده

در این مقاله اصول کاری، ویژگیهای ترمودینامیکی و قابلیت اجرای فنی بین تبرید ترموالکتریکی[۱]، تبرید مغناطیسی[۲] و تبرید جذب سطحی[۳] مورد مقایسه قرار گرفته‌اند. تبرید ترمو الکتریکی توسعه یافته‌ترین، کاربردی ترین و رقابتی ترین تکنولوژی است. این سه سیستم تبرید سازگار با محیط زیست، بویژه در دوره ای با بحران‌‌ها‌ی فزاینده انرژی و محیطی، بطور چشمگیری مورد توجه قرار گرفته اند. در مجموع تبرید ترمو الکتریکی دارای برتری‌‌ها‌ی زیر می‌باشد : یک دوره توسعه یافتگی طولانی تر، تکنیک‌‌ها‌ی کاملتر، کاربردهای فزاینده، محدوده وسیعتری از ظرفیت‌‌ها‌ی تبرید و یک خصیصه اقتصادی بهتر در ظرفیت‌‌ها‌ی پایین تبرید. تبرید ترمو الکتریکی نمی‌تواند در حوزه‌‌ها‌ی خاص جایگزین شود و کاربردهایش در بازیابی حرارت اتلافی مورد توجه بیشتر و بیشتری قرار گرفته است. تبرید مغناطیسی بطور گسترده ای در محدوده‌‌ها‌ی دمایی پایینتر به کار گرفته شده است. کاربرد این نوع تبرید در محدوده‌‌ها‌ی دمایی متوسط هنوز در حال تکمیل و توسعه است. بویژه هیچ گونه کاربردی از این نوع تکنیک در محدوده‌‌ها‌ی دمایی بالا وجود ندارد. تبرید جذب سطحی فقط در دماهای نزدیک محیط عملی است و مزیتش این است که می‌تواند در تعدادی از حوزه‌‌ها‌یی که تبرید متداول نمی‌تواند مورد استفاده قرار گیرد همانند کاربرد انرژی خورشیدی، انرژی زمین گرمایی[۴]، و دیگر انرژی‌‌ها‌ی تجدید پذیر[۵] و بازیابی حرارت باقیمانده و اتلافی[۶] به کار گرفته شود.

معایب بصورت زیر می‌باشند: از لحاظ قیمت گران هستند، در حال حاضر هیچگونه تکنیک عملی وجود ندارد و بنابراین هیچگونه برتری کلی نسبت به دیگر تکنولوژی‌‌ها‌ی تبرید ندارد.

کلمات کلیدی : قاعده کاری[۷]، ویژگی‌‌ها‌ی ترمودینامیکی، قابلیت اجرای فنی[۸]، تبرید ترمو الکتریکی، تبرید مغناطیسی و تبرید جذب سطحی

[۱] Thermoelectric Refrigeration

[۲] Magnetic Refrigeration

[۳] Adsorption Refrigeration

[۴] Geothermal Energy

[۵] Renewable Energy

[۶] Recovery of Residual and Waste Heat

[۷] Principle Operation

[۸] Technical Practicability

تکنولوژی تبرید سازگار محیط زیست

۱- مقدمه

کاربردهای سرمایشی در سطوح خانگی، تجاری و صنعتی بخشی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره شده اند. عرضه و تقاضای سیستم‌‌ها‌ی تبرید روز به روز با تغییر شیوه زندگی در حال افزایش است. سیستم تبرید کنونی مبتنی بر کمپرسور (تبرید مکانیکی) به سطح نهایی نوآوری و ابداع رسیده است. در طول چند دهه اخیر افزایش قابل توجهی در کارایی (ضریب عملکرد) سیستم وجود نداشته است. بعلاوه (با آگاهی روز افزون از تخریب محیطی) تولید، استفاده و دفع کلروفلئوروکربن‌‌ها‌ و هیدرو کلروفلئوروکربن‌‌ها‌[۱] به عنوان مبرد در سیستم تبرید مکانیکی به موضوعی با اهمیت فوق العاده تبدیل شده است. هرچند یک چنین سیستم‌‌ها‌یی با استفاده از مبردهای سازگارتری با محیط زیست همچون هوا، دی اکسید کربن، آمونیاک و غیره توسعه یافته اند. گذشته از این تلاش‌‌ها‌ در جهت توسعه سایر تکنولوژی‌‌ها‌ی تبرید همچون تبرید جذب سطحی، تبرید مغناطیسی و تبرید ترمو الکتریکی که با محیط سازگارتر، اقتصادی تر، کاراتر، دارای طراحی ساده تر، مفید و قابل اعتمادتر خواهند بود معطوف شده است.

[۱] CFCs and HCFCs

تکنولوژی تبرید سازگار محیط زیست

۲- تکنولوژی تبرید جذب سطحی

تبرید از طریق جذب سطحی بویژه در کاربرد انرژی تجدید پذیر همچون انرژی خورشیدی، انرژی زمین گرمایی و کاربردهای بازیابی حرارت اضافی یا اتلافی که یکی از عمده ترین مزایای آن نسبت به تبرید مکانیکی است مناسب می‌باشد.

۲ . ۱ مکانیزم تبرید جذب سطحی :

مکانیزم تبرید جذب سطحی در شکل (۱) نشان داده شده است. سیستم جذب سطحی آب بندی شده (هنگامی‌که جاذب موجود در محفظه جذب[۱] حرارت داده شود)، ماده جذب شونده[۲] که در ماده جاذب[۳] جذب شده انرژی کسب می‌کند. هنگامیکه میزان جابجایی مولکولی ماده جذب شده[۴] برای غلبه بر نیروی جاذبه بین اتم‌‌ها‌ی خودش و ماده جاذب کافی باشد، عمل تفکیک این دو ماده صورت می‌گیرد. وقتی فشار پایینی سیستم بطور تدریجی افزایش یافته و به مقدار فشار بخار اشباع مطابق با دمای محیطی می‌رسد، ماده جذب شده ای که از جاذب تفکیک شده[۵] مایع می‌شود. حرارت آزاد شده در اثر میعان از درون کندانسور ۲ عبور کرده و با مبرد (مثلا، آب یا هوا) تبادل حرارت می‌نماید. هنگام توقف گرمایش ماده جاذب خنک شده و ظرفیت جذبش دوباره به تدریج ارتقاء می‌یابد.

[۱] Adsorber

[۲] Adsorbate

[۳] Adsorbant

[۴] molecule movement rate of adsorbate

[۵] adsorbate desorbed from adsorbent

۲ . ۲ توسعه تکنولوژی تبرید جذب سطحی

توسعه بیشتر در سیستم تبرید جذب سطحی از سال ۱۹۷۰ میلادی آغاز شد، بواسطه بحران جهانی منابع انرژی سیستم تبرید جذب سطحی برای اولین بار در رابطه با انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار گرفت. پس از سال ۱۹۹۰ میلادی این سیستم تبرید به سرعت توسعه داده شده و در بسیاری از حوزه‌‌ها‌ همچون تبرید هوای تهویه ساختمان‌‌ها‌ی صنعتی و شخصی[۱]، تبرید غذا و محصولات صنعتی و غیره مورد استفاده قرار گرفت. بعلاوه این سیستم به تدریج در سرمایش ناوگان کشتیرانی، هوای تهویه اتومبیل[۲] و غیره مورد استفاده قرار گرفت.

[۱] refrigeration of air-condition of industrial and civilian buildings

[۲] refrigeration of shipping, auto air-condition

تکنولوژی تبرید سازگار محیط زیست

۳- تکنولوژی تبرید مغناطیسی :

به عنوان یک تکنیک تبرید سبز، تبرید مغناطیسی مزایای زیر را در مقایسه با تبرید تراکمی‌ارائه می‌دهد : (۱) فاقد آلودگی محیطی (۲) راندمان بالا (۳) کمک کردن به کوچک سازی[۱] (۴) ثبات و پایداری و قابلیت اطمینان[۲].

۳ . ۱ اصول تبرید مغناطیسی :

اساس تبرید مغناطیسی مبتنی بر اثر مگنتوکالریک[۳] یعنی قابلیت برخی از مواد در گرم شدن بر اثر مغناطیس شدن و سرد شدن هنگام خروج از میدان مغناطیسی می‌باشد. تغییر معکوس دما از طریق تغییر مغناطیسی کردن یک ماده فرومغناطیس یا پارامغناطیس[۴] صورت گرفته است.

اساس تبرید بوسیله مغناطیس زدایی آدیاباتیک[۵] به قرار زیر است : هنگامیکه بطور هم دما مغناطیسی شده باشد، واسط کاری مغناطیسی حرارت را به محیط به علت ماتریس مغناطیس منظم[۶] و آنتروپی مغناطیسی کاهنده[۷] تخلیه می‌کند در حالیکه در مغناطیس زدایی آدیاباتیک دمای واسط کاری مغناطیسی به علت ماتریس مغناطیس نامنظم و آنتروپی مغناطیسی فزاینده کاهش می‌یابد.

[۱] facilitating to miniaturization

[۲] stabilization and reliability

[۳] magnetocaloric effect

[۴] the change of magnetization of a ferromagnetic or paramagnetic material

[۵] adiabatic demagnetization

[۶] orderly magnetism matrix

[۷] decreasing magnetic entropy

۳ . ۲ موقعیت‌‌ها‌ی کنونی توسعه تکنولوژی تبرید مغناطیسی[۱] :

بر اساس نواحی دمایی مختلف یخچال‌‌ها‌ی مغناطیسی را می‌توان به صورت‌‌ها‌ی بسیار دما پایین (۰ درجه کلوین)، دما پایین (کمتر از ۱۵ درجه کلوین)، دما متوسط (۷۷-۱۵ درجه کلوین) و دما بالا (بیش از ۷۷ درجه کلوین) دسته بندی نمود.

• ناحیه دما پایین (کمتر از ۱۵ درجه کلوین) : یک ناحیه دمایی مهم برای هلیوم مایع. پس از سال ۱۹۸۰ میلادی مطالعات فراوانی درباره تبرید مغناطیسی صورت پذیرفته، که نیازی به توضیح بیشتر درباره آن نمی‌باشد.

[۱] Development Status of Magnetic Refrigeration Technology

تکنولوژی تبرید سازگار محیط زیست

۴- تکنولوژی تبرید ترمو الکتریکی :

سرمایش ترمو الکتریکی بواسطه آغاز ممنوعیت فلئوروکلروکربن‌‌ها‌ در سال ۱۹۹۰ و پیشرفت در حوزه‌‌ها‌ی الکترونیک، مواد جدید و سایر تکنولوژی‌‌ها‌ی مرتبط بیشتر و بیشتر مورد توجه قرار گرفت. در نتیجه تکنولوژی تبرید ترمو الکتریکی به کاربردهایی که در آنها قابلیت اطمینان یا مناسب بودن مهمتر از اقتصاد باشد محدود شده است. پیشرفت در کاربرد تبرید ترمو الکتریکی در ۴۰ سال گذشته، مخصوصا ترقی اخیر در ۱۰ سال گذشته مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی تعدادی از موقعیت‌‌ها‌ و تمایلات را بصورت زیر ارائه می‌دهد :

• تجهیزات سرمایشی و تهویه هوای ترمو الکتریکی در مقیاس بزرگ به شدت مورد استفاده قرار گرفته اند و در حال حاضر بطور گسترده در حوزه کاربردهای شهری به کار گرفته شده اند. هرچند آنها بواسطه مزایای خاصشان در کاربردهای نظامی‌و علوم فضایی نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.

تکنولوژی تبرید سازگار محیط زیست

۵- مقایسه تبرید ترمو الکتریکی، تبرید مغناطیسی و تبرید جذب سطحی

هر سه تکنولوژی تبرید فوق سازگار با محیط زیست بوده و در دوره شدت گرفتن مسائل جدی انرژی و محیطی توجه بیشتر و بیشتری یافته است. هرچند تفاوت‌‌ها‌ی آشکاری در اصول فیزیکی، قابلیت کاربرد، ویژگی‌‌ها‌ی ترمودینامیکی و اقتصادی در میان این سه تکنولوژی وجود دارند که در جدول زیر لیست شده اند.

تکنولوژی تبرید سازگار محیط زیست

۶- نتیجه گیری

در نتیجه تبرید ترمو الکتریکی از مزایای زیر برخوردار است : دوره توسعه طولانی تر، توسعه یافتگی فنی تر، وسیعترین حوزه کاربردی، ظرفیت سرمایشی بیشتر، در برخی از حوزه‌‌ها‌ از برتری‌‌ها‌ی ویژه ای برخوردار است که امکان جایگزینی توسط دیگر روش‌‌ها‌ را ندارد، توجه بیشتر به سمت کاربرد منابع انرژی سطح پایین و بازیابی حرارت اضافی معطوف شده است.

تبرید مغناطیسی با دوره توسعه نسبی کوتاه بواسطه تکنیک تکامل یافته در محدوده دما پایین مورد استفاده قرار گرفته است در حالیکه در محدوده دمایی متوسط تکنیک کاربری غیر کامل است، بویژه در محدوده دما بالا تا کنون هیچگونه تکنیک مناسب و قابل اجرائی وجود ندارد.

تبرید جذب سطحی با یک دوره تحقیقاتی کوتاه تنها در شرایط نزدیک به دمای اتاق می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. در مقایسه با تبرید تراکمی‌مزیتش در بکارگیری در حوزه‌‌ها‌یی است که برای آنها تبیرد تراکمی‌(همچون استفاده در انرژی خورشیدی، انرژی زمین گرمایی و بازیابی حرارت اضافی یا خروجی) قابل استفاده و مناسب نمی‌باشد. هرچند برای تبرید جذب سطحی سه عیب وجود دارند که عبارتند از : بطور فنی و تکنیکی غیرقابل کاربرد بوده، غیر اقتصادی و فاقد برتری رقابتی هستند.