Exergetic Comparison of Single and Double Effect Absorption Cooling Cycles

Absorption cooling cycles are environmental and can use solar or waste heat for cooling with very small electric power. This work presents exergy analysis of a double effect parallel flow and single effect absorption cooling systems for comparison. A computer program is developed for the thermodynamic properties of lithium bromide-water solutions by the author in FORTRAN codes for the exergy analysis. The double effect parallel flow absorption systems have better advantages than the single effect absorption system. The coefficient performance (COP) and the exergetic coefficient performance (ECOP) of the double effect parallel flow absorption systems are higher than the single cycles. For the double effect cycle COP and ECOP are found as 1.195 and 0.28, and for the single effect cycle COP and ECOP are found as 0.68 and 0.23, respectively. For each component the exergy loss and exergy destruction is calculated. Most of the irreversibilities are found in the evaporator and in the absorber which about 74 % for the double effect, and 72 % for the single effect of the total irreversibility. It is concluded that the performance of the evaporator and the absorber is crucial for the two cycles. Improving and better design of these two components will directly improve and affect positively the working conditions and the performance of the cycles.

Tek ve Çift Etkili Absorpsiyonlu Soğutma Çevrimlerinin Ekserji Yönünden Karşılaştırılması

Absorpsiyonlu soğutma çevrimleri, çevreci ve atık ısı yada güneş enerjisi kullanabilen, çok az elektrik gücü gerektiren çevrimlerdir. Bu çalışmada, karşılaştırma için tek etkili ve çift etkili paralel akışlı soğutma çevrimlerinin ekserji analizi sunulmuştur. Lityum bromid su çözeltisinin termodinamik özelliklerini hesaplamak ve ekserji analizinde kullanmak için yazar tarafından FORTRAN dilinde bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Çift etkili paralel akışlı soğutma çevrimleri performans yönünden tek etkili çevrimlerden daha avantajlıdır. Çift etkili paralel akışlı soğutma çevrimlerinin performans katsayısı (COP) ve ekserjetik performans katsayısı (ECOP), tek etkili soğutma çevrimlerinden daha yüksektir. Çift etkili soğutma çevrimi için COP ve ECOP sırasıyla 1.195 ve 0.28, tek etkili soğutma çevrimi için ise COP ve ECOP sırasıyla 0.68 ve 0.23 bulunmuştur. Çevrimlerin her bir elemanı için ekserji kayıpları ve tersinmezlikleri hesaplanmıştır. Tersinmezliklerin, çift etkili çevrimde % 74 ve tek etkili çevrimde % 72’sinin yani çoğunun evaporator ve absorberde meydana geldiği görülmüştür. Evaporator ve absorber performansının bu iki çevrim için hayati önemde olduğu anlaşılmıştır. Bu iki elemanın geliştirilmesi ve daha iyi dizayn edilmesi çevrimlerin çalışma şartlarını iyileştirecek ve performansını olumlu yönde etkili bir şekilde artıracaktır.

Kaynakça

Annamalai, K., Puri, IK. 2002. Advanced thermodynamics engineering, CRC Press LLC.

ASHRAE Fundamentals Handbook. 2001. Chapter 1. Thermodynamics and refrigeration cycles.

Avanessiana, T., Ameri, M. 2014. Energy, exergy, and economic analysis of single and double effect LiBr–H2 O absorptionchillers. Energy Build., 73: 26–36.

Bouaziz, Nahla, Lounissi, D. 2015. Energy and exergy investigation of a novel double effect hybrid absorption refrigeration system for solar cooling. Int. J. Hydrogen Energy, 40: 13849- 3856.

Chua, HT., Toh, H.K., Malek, A., Ng, KC., Srinivasan, K. 2000. Improved thermodynamic property fields of LiBr-H2 Osolution. Int. J. Refrigeration, 23: 412-429.

Cimsit, C., Ozturk, IT., Kincay, O. 2015.Thermoeconomic optimization of LiBr/H2 O-R134a compression absorption cascade refrigeration cycle. Appl. Therm. Eng., 76: 105-115.

Colorado, D., Rivera, W. 2015. Performance comparison between a conventional vapor compression and compressionabsorption single-stage and double-stage systems used for refrigeration. Appl. Therm. Eng., 87: 273-285.

Dincer, I., Rosen, MA. 2007. EXERGY, energy, environment and sustainable development, 1st ed., Elsevier Ltd.

Farshi, GL., Mahmoudi, SMS., Rosen, MA., Yari, M., Amidpour, M. 2013. Exergoeconomic analysis of double effect absorption refrigeration systems. Energy Convers. Manage., 65: 13–25

Gomri, R., Hakimi, R. 2008. Second law analysis of double effect vapour absorption cooler system. Energy Convers. Manage., 49: 3343–3348.

Inzunza, DLA., Sandoval-Reyes, M., Hernández-Magallanes, J.A., Rivera, W. 2014. Comparison of the performance of single-effect, half-effect, double-effect in series and inverse absorption cooling systems operating with the mixture H2 O/LiBr. Energy Proc., 57: 2534-2543.

Inzunza, DLA., Hernández-Magallanes, J.A., Sandoval-Reyes, M., Rivera, W. 2014. Comparison of the performance of single-effect, half-effect, double-effect in series and inverse and triple-effect absorption cooling systems operating with the NH3-LiNO3mixture. Appl. Therm. Eng., 66: 612-620.

Kaita, Y. 2001. Thermodynamic properties of lithium bromidewater solutions at high temperature. Int. J. Refrigeration , 24: 374-390.

Kaynakli, O., Saka, K., Kaynakli, F. 2015. Energy and exergy analysis of a double effect absorption refrigeration system based on different heat sources. Energy Conver., Manage., 106: 21–30.

Li, Z., Ye, X., Liu, J. 2014. Performance analysis of solar air cooled double effect LiBr/H2 O absorption cooling system in subtropical city. Energy Convers. Manage., 85: 302–312.

Talukdar, K., Gogoi, TK. 2016. Exergy analysis of a combined vapor power cycle and boiler flue gas driven double effect water–LiBr absorption refrigeration system. Energy Convers. Manage., 108: 468–477.

Ventas, R., Lecuona, A., Vereda, C., Legrand, M. 2016. Twostage double-effect ammonia/lithium nitrate absorption cycle. Appl. Therm.Eng., 94: 228–237.

Kaynak Göster