การพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อเลือกสารทำงานของระบบปั๊มความร้อนสำหรับงานอบแห้งอุณหภูมิปานกลาง
คำสำคัญ:
แบบจำลองทางคณิตศาสตร์, ปั๊มความร้อน, สารทำงานบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อเลือกสารทำงานของระบบปั๊มความร้อน สำหรับงานอบแห้งอุณหภูมิปานกลาง ในการศึกษา 7 ตัวแปรสำคัญประกอบไปด้วย (1) อัตรา การไหลของสารทำงานในระบบต่อปริมาณความร้อนที่ระบบผลิตได้ (2) อัตราการไหลเชิงปริมาตรของสารทำงานในระบบ (3) ปริมาตรการอัดในเครื่องอัดไอ (4) ความดันสูงด้านเครื่องควบแน่น
(5) อุณหภูมิสารทำงานที่ออกจากเครื่องอัดไอ (6) อัตราส่วนความดัน และ (7) ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำความร้อนของปั๊มความร้อน ได้ถูกนำมาใช้เพื่อพิจารณาเปรียบเทียบสารทำงานในระบบปั๊มความร้อนจำนวน 15 สาร ผลการศึกษาเมื่ออุณหภูมิด้านเครื่องควบแน่นมีอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น พบว่า ตัวแปรที่ (1) ถึง (6) จะมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นตามอุณหภูมิและความดันแตกต่างที่เพิ่มขึ้น ส่วนตัวแปรที่ (7) นั้น จะมีแนวโน้มลดลงตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิด้าน เครื่องควบแน่น โดยผลการศึกษาเมื่อพิจารณาถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นต่อสิ่งแวดล้อม ทั้งในส่วนของการทำลายโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ (ODP) และศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะ โลกร้อน (GWP) รวมถึงความปลอดภัยต่อการใช้งาน (การติดไฟและความเป็นพิษ) พบว่า R-1234ze(E) เป็นสารทำงานที่เหมาะสมที่สุดเนื่องด้วยมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด และ มีค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำความร้อนที่สูงเมื่อเทียบกับสารอื่นๆ รองลงมา คือ R-1234yf R-1234ze(Z) R-1233zd(E) R-290 R-600 R-245ca R-245fa และ R-236fa ตามลำดับ
เอกสารอ้างอิง
Department of alternative energy development and efficiency, Ministry of energy. Project to improve solar energy potential map from satellite imagery for Thailand [Internet]. 2017 [cited 2021 March 19]. Available from: https://www.dede.go.th/download/ OpenBigData/Solar_Map_1_2560.pdf
Department of alternative energy development and efficiency, Ministry of energy. Alternative energy development plan 2018 – 2037 (AEDP2018) [Internet]. 2018 [cited 2021 March 19]. Available from: https://www.dede.go.th/download/Plan_62/20201021_ TIEB_AEDP2018.pdf
Sonsaree S, Jiajitsawat S, Thongsan S. Cooling water flow rate affecting the efficiency of a solar photovoltaic-thermal hybrid system. Kasem Bundit Engineering Journal 2021;11(1):74-90. (In Thai)
Pachanatong M, Suttha, W, Panyathitipong W. Household heat use to improve sweet tamarind quality. RMUTP Research Journal 2018;12(1):102-12. (In Thai)
Lim H, Kim C, Cho Y, Kim M. Energy saving potentials from the application of heat pipes on geothermal heat pump system. Applied Thermal Engineering 2017;126:1191-8.
Wu P, Wang Z, Li X, Xu Z, Yang Y, Yang Q. Energy-saving analysis of air source heat pump integrated with a water storage tank for heating applications. Building and Environment 2020;180:107029.
Wu X, Xing Z, He Z, Wang X, Chen W. Performance evaluation of a capacity-regulated high temperature heat pump for waste heat recovery in dyeing industry. Applied thermal engineering 2016;93:1193-201.
Zhao Z, Xing Z, Hou F, Tian Y, Jiang S. Theoretical and experimental investigation of a novel high temperature heat pump system for recovering heat from refrigeration system. Applied Thermal Engineering 2016;107:758-67.
Wu Z, Wang X, Sha L, Li X, Yang X, Ma X, et al. Performance analysis and multi-objective optimization of the high-temperature cascade heat pump system. Energy 2021;223:120097.
Mota-Babiloni A, Navarro-Esbrí J, Makhnatch P, Molés F. Refrigerant R-32 as lower GWP working fluid in residential air conditioning systems in Europe and the USA. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2017;80:1031-42.
Juhasz JR. Novel working fluid, HFO-1336mzz (E), for use in waste heat recovery application. 12th IEA Heat Pump Conference; 2017. p. 1-10.
Zühlsdorf B, Jensen JK, Elmegaard B. Heat pump working fluid selection—economic and thermodynamic comparison of criteria and boundary conditions. International Journal of Refrigeration 2019;98:500-13.
Frutiger J, Zühlsdorf B, Elmegaard B, Abildskov J, Sin G. Reverse engineering of working fluid selection for industrial heat pump based on Monte Carlo sampling and uncertainty analysis. Industrial & Engineering Chemistry Research 2018;57(40):13463-77.
Fan X-W, Zhang X-P, Ju F-J, Wang F. Theoretical study of heat pump system using CO2/dimethylether as refrigerant. Thermal Science 2013;17(5):1261-8.
Chaichana C, Aye L, Charters WW. Natural working fluids for solar-boosted heat pumps. International Journal of refrigeration 2003;26(6):637-43.
Sonsaree S, Asaoka T, Jiajitsawat S, Aguirre H, Tanaka K. VCHP-ORC power generation from low-grade industrial waste heat combined with solar water heating system: Power generation and CO2 emission in industrial estate of Thailand. Cogent Engineering 2017;4(1):1-24.
Chaiyat N, Chaichana C. Working fluid selection for geothermal heat pump. Engineering Journal Chiang Mai University 2006;13:27-32. (In Thai)
NIST. REFPROP Mini, Thermodynamic properties of refrigerants and refrigerant mixtures software; 2000.
Fannou JC, Rousseau C, Lamarche L, Kajl S. A comparative performance study of a direct expansion geothermal evaporator using R-410A and R-407C as refrigerant alternatives to R-22. Applied Thermal Engineering 2015;82:306-17.
Arora A, Kaushik S. Theoretical analysis of a vapour compression refrigeration system with R-502, R-404A and R-507A. International journal of refrigeration 2008;31(6):998-1005.
ANSI/ASHRAE Standard 34–2016, Designation and safety classification of refrigerants. ASHRAE Atlanta; 2016.
Saleh B. Parametric and working fluid analysis of a combined organic Rankine-vapor compression refrigeration system activated by low-grade thermal energy. Journal of advanced research 2016;7(5):651-60.
Latrash F, Agnew B, Al-Weshahi M, Eshoul N, editors. Optimal selection of using fluids (HFC, HCFC, HFC) for an organic Rankine cycle utilizing a low temperature geothermal energy source. 5th International Conference on Environment Science and Engineering; 2015. p. 48-54.
Chaiyat N. Performance analysis of an absorption heat transformer with assisted vapor compression heat pump [Doctor of philosophy in energy engineering]. Chiang Mai: Chiang Mai University; 2011.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ในวิศวกรรมสารเกษมบัณฑิต ถือเป็นกรรมสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเกษมบัณฑิต ห้ามนำข้อความทั้งหมดไปตีพิมพ์ซ้ำ ยกเว้นได้รับอนุญาตจากมหาวิทยาลัยเกษมบัณฑิตแล้ว
ความรับผิดชอบ
หากบทความที่ได้รับการตีพิมพ์นั้นเป็นบทความที่ละเมิดลิขสิทธิ์ของผู้อื่นหรือมีความไม่ถูกต้องในเนื้อหาของบทความ ผู้เขียนบทความนั้นต้องเป็นผู้รับผิดชอบ
