Skip to main content
SUPERVISOR
Nili ahmadabadi Mehdi,Ahmad Saboonchi
مهدی نیلی احمدآبادی (استاد مشاور) احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fateme Yousefi
فاطمه یوسفی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

CFD ANALYSIS OF FLUID FLOW OF EJECTOR IN REFRIGERATION CYCLE FOR OPTIMIZATION & STUDY THE EFFECT OF GEOMETRY ON PERFORMANCE
This thesis describes the performance of an ejector cooling system and the effect of the ejector geometry. In the present study, ammonia is selected as working fluid as it has good properties in comparison with the other refrigerants. For this thesis, a two-dimensional axisymmetric ejector model is chosen and continuity, momentum and energy equations are solved by numerical method with Fluent software and result are shown to be in good agreement with previous analytic work and it is validated. Thermodynamic cycle analysis done with EES software to calculated the heat of generator (Qg), heat of evaporator (Qe), work of pump (Wp) and coefficient of performance (COP). Results show that the entrainment ratio and the outlet ejector temperature increase with the increase of generator temperature, in evaporator and condenser constant temperature; also it increase the Qg, Wp, Qe and COP. The entrainment ratio increase and the outlet ejector temperature decrease with the increase of evaporator temperature, in generator and condenser constant temperature; also it increase the Qe, but Wp and Qg remain constant, so the COP increase. When ejector works in critical mode, the condenser temperature doesn't effect on entrainment ratio. After analysis of flow in the ejector, the geometric parameters for design a high performance are investigated. We used 157 ejector with different geometry. The result shown that the diameter and length of mixing chamber has the most and diffuser angle has the least effect on ejector performance. Also the optimum values have relationship with the diameter of mixing chamber and it can show them in the form of dimensionless. This optimization can improve ejector performance by up to %16. Then the effect of generator and evaporator temperature on ejector performance are investigated. The results show that the best performance of the ejector is achieved in greater lengths with increasing of generator and evaporator temperature. Also the best performance of the ejector is obtained with increasing generator and evaporator pressure in bigger distance from nozzle to mixing chamber. The results show generator and evaporator temperature doesn't affect the optimum values for the length and angle of diffuser. Keyword: ejector, ejector refrigeration cycle, geometry optimization
در این مطالعه عملکرد سیکل تبرید اجکتوری و تأثیر هندسه اجکتور و شرایط عملیاتی سیستم بر عملکرد سیکل بررسی گردیده است. از سیال عامل آمونیاک به دلیل دارا بودن خواص مناسب نسبت به سایر مبردها استفاده شده است. با انتخاب یک مدل دو بعدی تقارن محوری برای اجکتور، معادلات حاکم شامل: بقا جرم، ممنتوم و انرژی با استفاده از نرم افزار فلوئنت حل شده اند و مدل عددی حاضر با نتایج موجود در مقالات مقایسه و صحت شبیه سازی تأیید شده است. تحلیل ترمودینامیکی سیکل برای محاسبه گرمای مورد نیاز ژنراتور، اواپراتور، کار پمپ و محاسبه COP سیکل توسط نرم افزار EES انجام شده است. بررسی شرایط عملیاتی سیکل نشان می دهد که افزایش دمای ژنراتور در دمای ثابت اواپراتور و کندانسور، باعث افزایش نرخ جرمی جریان اولیه و نرخ جرمی جریان ثانویه می شود که در نتیجه باعث افزایش w (نسبت دبی جرمی ورودی از اواپراتور به دبی جرمی ورودی از ژنراتور) و افزایش دمای خروجی از اجکتور می شود. افزایش دمای ژنراتور با افزایش Q g و W p و Q e همراه است؛ بنابراین COP افزایش می یابد. افزایش دمای اواپراتور در دمای ثابت ژنراتور و کندانسور، باعث افزایش نرخ جرمی جریان ثانویه می شود؛ در حالیکه نرخ جرمی جریان اولیه ثابت می ماند؛ بنابراین w افزایش و دمای خروجی از اجکتور کاهش می یابد. با افزایش دمای اواپراتور، Q e افزایش می یابد ولی Q g و W p ثابت می مانند. در نتیجه COP افزایش می یابد. وقتی اجکتور در مد بحرانی کار می کند افزایش یا کاهش فشار و دمای کندانسور تأثیری بر روی w ندارد و نسبت جرمی ثابت می ماند. بنابراین افزایش دمای ژنراتور و اواپراتور باعث بهبود عملکرد سیستم می شود. سپس به بهینه سازی پارامترهای هندسی اجکتور در جهت بهبود عملکرد آن پرداخته شده است. بدین منظور از 157 اجکتور با هندسه های متفاوت استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که قطر و طول محفظه اختلاط بیشترین تأثیر و طول و زاویه دیفیوزر اجکتور کمترین تأثیر را بر عملکرد اجکتور دارند. مقادیر بهینه به دست آمده با قطر محفظه اختلاط رابطه مستقیم داشته و میتوان آنها را بصورت اعداد بی بعد نشان داد. این بهینه سازی میتواند تا 16 درصد عملکرد اجکتور را بهبود بخشد. پس از آن تأثیر شرایط عملیاتی سیکل نظیر دما و فشار ژنراتور و اواپراتور بر مقادیر بهینه بررسی شده است. با افزایش فشار ژنراتور و اواپراتور، بهترین عملکرد اجکتور در طول های بیشتر ناحیه اختلاط بدست می آید. همچنین با افزایش فشار ژنراتور و اواپراتور، بهترین عملکرد اجکتور در فاصله بیشتر اختلاط نازل همگرا-واگرا از ناحیه اختلاط بدست می آید. نتایج نشان می داد که افزایش دمای اواپراتور و ژنراتور تأثیری بر روی مقادیر بهینه بدست آمده برای طول و زاویه دیفیوزر ندارد. کلمات کلیدی: اجکتور، سیکل تبرید اجکتوری، بهینه سازی هندسه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی