Thermal Modes Simulation of the Absorption Thermal Transformer with Heat Pipes
Keywords:
absorption thermal transformer, heat pipe, thermal mode, modeling, heat balanceAbstract
Method for modeling thermal modes of an absorption thermal transformer with heat pipes is proposed, the suggested method allows to improve its temperature and energy characteristics due to rational design layout.
Mathematical model of the thermal circuit "evaporator of the absorption thermal transformer – heat pipe – cooling object" has been developed, which allows conducting a numerical experiment to assess the effect of the following geometric and mode parameters on the temperature and energy characteristics of the absorption thermal transformer, namely the box of the cooling object: depth, width and width; thickness of the box material of the cooling object; type of box material; type of the heat pipe used taking into account the value of thermal resistance; thickness of heat-insulating partitions.
The method for calculating thermal modes is based on the heat balance equation, which takes into account the cooling capacity of the evaporator of the absorption thermal transformer, the influx of heat from the environment through the walls of the cabinet, doors and partitions, as well as the influx of heat from the products. The variable parameters were: box thickness — 0.003 m and 0.001 m; box height — 0.160 m, 0.200 m, 0.280 m; box depth — 0.225 m, 0.325 m, 0.425 m; thermal resistance of heat pipes — 0.01 K/W, 0.1 K/W, 1 K/W.
The basic designs for the analysis are boxes with L-shaped, U-shaped and traditional heat pipes.
As a result of the numerical experiment, it was proven that for the size of the cooling object: height — 0.160 m, width — 0.385 m, depth — 0.225 m, the installation of a heat pipe equalizes the temperature to 0.2 °C. The mode is reached faster by about 20 %. Increasing the depth of the box from 0.225 m to 0.425 m reduces the efficiency of using heat pipes by 45 %, and increasing the height from 0.160 m to 0.280 m reduces the efficiency of using heat pipes by 2.6 %.
For developers of absorption thermal transformers with a useful volume of the cooling object of 12...30 dm3 and 100...180 dm3, it is possible to recommend a box design with dimensions of 0.160×0.225×0.385 mm, and with L-shaped or U-shaped heat pipes. The heat carrier of the heat pipes is ammonia.
References
UNEP, Montreal Protocol on Substances That Deplete the Ozone Layer. Final Act [Text]: Accessed: 11 September 1987, 6 p.
P. Srikhirin, S. Aphornratana, and S. Chungpaibulpatana , “A review of absorption refrigeration technologies,” Renewable and Sustainable Ener-gy Reviews, no. 5, pp. 343-372, 2001.
A. S. Titlov, and M. V. Rybnikov, “Tendenzen der Entwicklung von Hauschalts-Kugl-und Gefriegeraten in der Ukraine und Untersuchungen neuer Arbeitsver-fahren,” Die Kalte und Klima-technik, № 6, s. 386-388, 1994.
О. С. Тітлов, «Сучасні тенденції розвитку побутової абсорбційної холодильної техніки,» Наукові праці Одеської державної академії харчових технологій, № 18, с. 205-208, 1998.
О. С. Тітлов, Д. С. Тюхай, О. Б. Василів, і О. В. Мазур, «Оптимізація режимів роботи абсорбційних холодильних апаратів різного функціонального призначення,» Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій, № 26, с. 208-213. 2003.
Л. Березовська, і О. Тітлов, «Результати термодинамічного аналізу типових абсорбційних холодильних агрегатів,» Refrigeration Engineering and Technology, no. 59(3), pp. 182-190, 2023. https://doi.org/10.15673/ret.v59i3.2665 .
І. М. Іщенко, і О. С. Тітлов «Моделювання і аналіз циклів абсорбційних водоаміачних холодильних машин,» Наукові праці ОНАХТ, № 36, т. 2, с. 263-266, 2009.
Н. Ф. Хоменко, Г. М. Олифер, і А. С. Титлов «Абсорбційний холодильник,» Патент 19328 Україна, МПК5 F 25 B 15/10, № 95321331; заявл. 03.04.91; опубл. 25.12.97, Бюл. № 6.
H. Choi, J. Lee, and Y. Kang, “Experimental study on diffusion ab-sorption refrigerator achieving 0.2 coefficient of performance using low glob-al warming potential refrigerant and low-grade heat source,” Applied Thermal Engineering, no. 201, 2022.
O. Titlova, O. Titlov, and O. Olshevska, “Search of the energy efficient operation modes of absorption refrigeration units,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, no. 5/2(83). pp. 45-53, 2016.
Л. І. Дюженкова, і Т. В. Носаль, Вища математика: практикум, навч. посіб. Київ, Україна: Вища школа, 1991, 407 с.: іл. ISBN: 5-11-002281-Х.
В. Й. Лабай, Тепломасообмін, Л.: Тріада Плюс, 1998, 260 с.
Nataliia Bilenko, and Oleksandr Titlov, “Improving energy efficiency of the systems for obtaining water from atmospheric air,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, no. 2/8 (110), pp. 31-40,2021. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229545 .
О. С. Тітлов, М. Д. Захаров, і О. Б. Василів, «Абсорбційний холодильник,» Деклараційний патент Україна № 47753А Україна, МПК7 F 25 B 15/10, № 2001096077; заявл. 04.09.01; опубл. 15.07.02, Бюл. № 7.
О. С. Тітлов, М. Д. Захаров, і О. Б. Василів, «Абсорбційний холодильник,» Деклараційний патент. Україна, № 47867А Україна, МПК7 F 25 B 15/10, № 2001106934; заявл. 11.10.01; опубл. 15.07.02, Бюл. № 7.
Published
How to Cite
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
