International Science and Technology Journal

Home < Articles < Article Details

تحليل تجريبي مقارن للأداء الديناميكي الحراري لنظام تبريد الثلاجة عند الحمل المتوسط وضعف الحمل المتوسط وتأثيره على استهلاك الطاقة والكفاءة

الملخص
تقدم هذه الدراسة التجريبية تحليلاً مقارناً للأداء الديناميكي الحراري للثلاجات عند استخدام حمل تبريد متوسط الحجم بالنسبة لحجم الثلاجة ومضاعفة هذا الحمل وذلك لاكتشاف الحمل المناسب للثلاجة. وقد اختيرت درجة حرارة خط السحب ودرجة حرارة خط الطرد، والطاقة المستهلكة من قبل الضاغط، ومعامل الأداء COP، كدوال موضوعية. تشمل معلمات التشغيل التي تمت دراستها في هذه الورقة ودرجة حرارة التسخين الفائق، ودرجة حرارة التبريد الدوني بالمبادل الحراري، ودرجة حرارة التبخر، في دورة التبريد. الثلاجات هي ليست مجرد أداة لتبريد الطعام، بل هي وسيلة فعالة للحفاظ على صحتنا، وتوفير أموالنا، والمساهمة في جهود تقليل الهدر الغذائي العالمي، وما لذلك من آثر إيجابية على الأمن الغذائي واستدامة الموارد. ننصح بملء الثلاجة بنسبة لا تزيد عن ثلاثة أرباع سعتها لتحقيق تبريد مثالي. أي يمكن القول بأن سعة الثلاجة المطلوبة بشكل يومي من الأفضل ألا تزيد عن 50 الى إلى 70 بالمئة من السعة الكلية لها. أي يمكن القول بأن السعة الكلية للثلاجة يمكن استعمالها عند الضرورة فقط وليس بشكل يومي؛ للمحافظة على كفاءة وعمر الثلاجة وتقليل إستهلاك الطاقة. للحصول على أفضل أداء وكفاءة من الثلاجة، يجب الحفاظ على مستوى تحميل متوسط يسمح بتدوير جيد للهواء البارد دون ترك مساحات فارغة كبيرة تهدر الطاقة. نتج عن هذا البحث التجريبي - حيث أن الدرجات الحرارية التي سجلت عن الدوال الموضوعية نتج عنها منحنيات بيانية تبين العلاقة بين إنخفاض الحرارة مع مرور الزمن لحمل التبريد ألافتراضي الأول 7 لتر، ومضاعفة هذا الحمل التبريدي إلى 14 لتر وجد أن معامل انتقال الحرارة يختلف بنسب متفاوتة عند فترات زمنية مساوية إلى 10 دقائق. يتبين من المنحنيات في البداية عند 25 درجة مئوية فمثلا عند التجربة الأولى باستعمال 7 لتر وبعد 10 دقائق تم إنخفضت درجة الحرارة إلى 10 درجة مئوية أي بمعدل إنخفاض بالحرارة 15 درجة مئوية في عشرة دقائق مما يبين إرتفاع في معدل إنتقال الحرارة، أما بعد مرور أكثر من نصف ساعة يتناقص معدل إنتقال الحرارة ليصل إلى درجة مئوية واحدة لكل عشرة دقائق. كما لاحظنا بالتجربة الثانية أن متوسط انتقال الحرارة لحمل التبريد يكون أقل من التجربة الأولى أي من 25 إلى 12 درجة مئوية خلال العشرة دقائق الأولى أي بمعدل إنخفاض بالحرارة 13 درجة مئوية في عشرة دقائق. مما سبق يتبين اهمية معرفة الفرق بين إستعمال حمل تبريد متوسط ومقارنته بضعف حجمه وما يترتب على ذلك من زيادة في إستهلاك للطاقة والمحافظة على جودة المادة المخزنة................. الكلمات المفتاحية:............. حمل التبريد، معامل الاداء، استهلاك الطاقة، درجة الحرارة المثالية.
Abstract
This experimental study presents a comparative analysis of the thermodynamic performance of refrigerators using an average cooling load relative to the refrigerator size and doubling this load to determine the appropriate refrigerator load. The suction line temperature, the discharge line temperature, the compressor power consumption, and the coefficient of performance (COP) were chosen as objective functions. The operating parameters studied in this paper include the superheating temperature, the subcooling temperature of the heat exchanger, and the evaporation temperature in the refrigeration cycle. Refrigerators are not just a device for cooling food; they are an effective means of preserving our health, saving us money, and contributing to efforts to reduce global food waste, all of which have positive impacts on food security and resource sustainability. We recommend filling the refrigerator to three-quarters of its capacity to achieve optimal cooling. In other words, the daily required capacity of the refrigerator should ideally not exceed 50 - 70 % of its total capacity. This means that the total capacity of the refrigerator should be used only when necessary, rather than on a daily basis, to maintain its efficiency and lifespan, and reduce energy consumption. To achieve optimal performance and efficiency from your refrigerator, you must maintain a medium load level that allows for good circulation of cold air without leaving large empty spaces that waste energy. When this experimental research was evaluated, the recorded temperatures, which were based on objective functions, were used to generate graphical curves illustrating the relationship between temperature drop over time for a hypothetical initial cooling load of 7 liters and its doubling to 14 liters. The results showed that the heat transfer coefficient varied at different rates over successive 10-minute intervals. The curves show that, initially at 25°C, for example, in the first experiment using 7 liters, after 10 minutes the temperature dropped to 10°C, i.e., a temperature drop of 15°C in 10 minutes, indicating an increase in the heat transfer rate. However, after more than half an hour, the heat transfer rate decreased to 1°C per 10 minutes. It was also observed in the second experiment that the average heat transfer for the cooling load was lower than in the first experiment, from 25 to 12°C during the first 10 minutes, i.e., a temperature drops of 13°C in 10 minutes. From the above, it is clear that it is important to know the difference between using an average cooling load and comparing it to double its size, and the resulting increase in energy consumption and maintaining the quality of the stored material................ Keywords: ................Cooling load, coefficient of performance, energy consumption, optimum temperature.