Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73651
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorAttakorn Asanakham-
dc.contributor.authorChan, Oussa Suongen_US
dc.date.accessioned2022-07-18T09:50:54Z-
dc.date.available2022-07-18T09:50:54Z-
dc.date.issued2020-11-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73651-
dc.description.abstractThe performance investigation of water to water cascade heat pump for simultaneous cooling and heating applications was presented in this study. The refrigerant cycles of cascade system were R245fa and R134a at high temperature cycle (HTC) and low temperature cycle (LTC), respectively. Two thermal storage tanks at water volume of 300 and 350 L and two internal heat exchangers were integrated with the heat pump system to investigate the system cycle performance. The heat pump system was tested at chilled storage temperature of 5, 7 and 12 °C and hot storage temperature was varied from 60 °C to 80 °. At a given chilled storage temperature, the result showed that the total heating and cooling capacities decreased and the consumed compressor powers increased with the rising of hot storage temperature since the pressure ratio was growing with the condensing temperature. Besides, the degrees of superheat of high and low temperature cycles were also increased with the condensing temperature of R245fa. The degree of superheat of LTC was closely to the R245fa liquid temperature resulting in high discharge superheat at the outlet of LTC compressor which reduced the heat transfer rate at the cascade heat exchanger. As a result, the heat capacity at the condenser was decreased though of that at the evaporator was almost constant. Moreover, the intermediate temperature was investigated to obtain the maximum total COPs. At evaporating temperature of 1 °C and condensing temperature of 85 °C, the optimum intermediate temperature was 43 °C at the total COPs of 3.02. The highest total COPs was obtained at chilled storage temperature of 12 °C at all various hot storage temperatures due to the highest total heat rate and lowest total compressor powers compared to that at chilled storage temperature of 5 and 7 °C. At hot storage temperature of 80 °C, the total COPs were 3.06, 2.91 and 2.85 at chilled storage temperature of 12, 7 and 5 °C, respectively. Moreover, the heat pump model was validated with the experiment data and the result showed well agreement within the deviation less than 7%. A case study of simultaneous drying and cooling longan was conducted to investigate the energy consumption and system performance. The fresh longan at the capacity of 1000 kg and 1540 kg were dried and cooled in the drying and refrigeration room, respectively. The products were dried at drying of 70 °C and cooled at 10 °C for the same period of 60 h. The fresh longan was dried from initial moisture content of 400% (dry basic) to final moisture content of 20% (dry basic). Besides, the cascade heat pump system was compared to the existing unit and the payback period of the heat pump system was 1.77 year. Additionally, the solar photovoltaic (PV) was sized with the cascade heat pump system. The power model (Pm) of the solar PV was validated with experimental data at the variation less than 10%. At the grid electricity price of 4 Baht/kWh, the shortest payback period of the cascade solar heat pump was 5.46 years at 32 modules of 320 W polycrystalline solar photovoltaic. A quick method to predict a cycle performance of a standard single stage heat pump cycle was proposed from figure of merit (FOM) as function of Jacob number and operating temperature. Then, the correlations of COP-FOM were given and the performance of low and high temperature cycle of cascade heat pump could also be found. In addition, the data obtained by FOM model were compared with the experimental data and the deviation was less than 10% which was well agreement of the model.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.titlePerformance analysis of Cascade solar heat pump for simultaneous heating and cooling agricultural producten_US
dc.title.alternativeการวิเคราะห์สมรรถนะของปั๊มความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบแคสเคด สำหรับการทำความร้อนและความเย็นพร้อมกันของผลิตภัณฑ์การเกษตรen_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.thashHeat pumps-
thailis.controlvocab.thashAir heaters-
thailis.controlvocab.thashSolar heating-
thailis.controlvocab.thashRefrigeration and refrigerating machinery-
thesis.degreemasteren_US
thesis.description.thaiAbstractการทดสอบสมรรถนะของปั๊มความร้อนแบบแคสเคดสำหรับประยุกต์การทำร้อนและเย็น พร้อมกันให้แก่น้ำ ได้ถูกนำเสนอในการศึกษานี้ สารทำความเย็นของระบบแคสเคด คือ R245fa และ R134a ที่วัฏจักรฝั่งอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ ตามลำดับ ถังกักเก็บน้ำสองถังมีขนาดปริมาตร 300 และ 350 L และมีตัวแลกเปลี่ยนความร้อนภายในที่ติดตั้งเข้าร่วมกับระบบปั๊มความร้อนเพื่อพิจารณา สมรรถนะของระบบ ระบบปั๊มความร้อนถูกทดสอบอุณหภูมิกักเก็บน้ำเย็นที่ 5, 7 และ 12oC และ อุณหภูมิกักเก็บน้ำร้อนในช่วง 60-80oC ผลการทดสอบที่อุณหภูมิกักเก็บน้ำเย็นตามที่กำหนดไว้ พบว่า ความสามารถในการทำร้อนและเย็นทั้งหมดจะลดลงและการใช้พลังงานของคอมเพรสเซอร์จะเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิกักเก็บน้ำร้อนเพิ่มขึ้น เนื่องจากอัตราส่วนความดันเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิการควบแน่น นอกจากนี้ อุณหภูมิความร้อนยิ่งยวดของวัฏจักรฝั่งอุณหภูมิสูงและต่ำจะถูกทำให้เพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน เมื่ออุณหภูมิควบแน่นของ R245fa เพิ่มขึ้น อุณหภูมิยิ่งยวดของวัฏจักรฝั่งอุณหภูมิต่ำจะใกล้เคียงกับ อุณหภูมิสภาวะของเหลวของ R245fa ส่งผลให้มีความร้อนที่ทางออกของคอมเพรสเซอร์ของวัฏจักร ฝั่งอุณหภูมิต่ำจะมีค่าสูง ทำให้อัตราการถ่ายเทความร้อนที่อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแคสเคดลดลง เป็นผลให้ความจุความร้อนที่อุปกรณ์ควบแนนของระบบปั๊มความร้อนแบบแคสเคดลดลง ถึงแม้ว่า อุปกรณ์ทำระเหยจะมีค่าเกือบคงที่ก็ตาม นอกจากนี้ยังมีการตรวจสอบอุณหภูมิกึ่งกลางเพื่อวิเคราะห์ หา COP รวมสูงสุด ซึ่งพบว่าที่อุณหภูมิทำระเหยที่ 1oC และอุณหภูมิควบแน่นที่ 85oC อุณหภูมิ กึ่งกลางที่เหมาะสมที่สุดคือ 43 °C โดยมีค่า COP รวมเท่ากับ 3.02 ค่า COP สูงสุดสาหรับการทำอุณหภูมิกักเก็บน้ำเย็นอยู่ที่ 12oC ที่อุณหภูมิกักเก็บน้ำร้อนต่างๆ เทียบกับที่อุณหภูมิการกักเก็บน้ำเย็นที่ 5 และ 7 oC เนื่องจากอัตราความร้อนรวมสูงสุดและความ ต้องการกำลังไฟฟ้าต่ำสุดของคอมเพรสเซอร์ พบว่ามี COP รวมเท่ากับ 3.06, 2.91 และ 2.85 ที่อุณหภูมิ การกักเก็บน้ำเย็นที่ 12, 7 และ 5 oC ตามลำดับ ที่เงื่อนไขอุณหภูมิการกักเก็บน้ำร้อน 80 oC นอกจากนั้น ผลการคำนวณของแบบจำลองปั๊มความร้อนที่ถูกสร้างขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับผลการทดสอบพบว่ามี ผลลัพธ์ใกล้เคียงกันโดยมีค่าไม่เกิน 7% ตัวอย่างการศึกษาการอบแห้งและแช่เย็นลาไยในช่วงเวลาเดียวกันได้ถูกนำมาวิเคาะห์ สมรรถนะของระบบและความต้องการใช้พลังงาน ลาไยสดที่จำนวน 1,000 kg และ 1,540 kg ถูก อบแห้งที่อุณหภูมิห้องอบแห้งเท่ากับ 70 oC และห้องแช่เย็น 10 oC เป็นระยะเวลาเท่ากับ 60 ชั่วโมง ลำใยสดถูกอบแห้งที่ความชื้นเริ่มต้น 400% (dry basis) จนมีความชื้นสุดท้ายเท่ากับ 20% (dry basic) นอกจากนี้ระบบปั๊มความร้อนแบบแคสเคดได้ถูกเปรียบเทียบกับระบบอบแห้งทั่วไป พบว่า มีระยะ คืนทุนของระบบที่ 1.77 ปี นอกจากนี้มีการประยุกต์ใช้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อหาขนาดจำนวนของ โมดูลที่เหมาะสมต่อระบบปั๊มความร้อนแบบแคสเคด โดยมีการจำลองกำลังไฟฟ้าของโมดูลเซลล์ แสงอาทิตย์ที่ผลิตได้ พบว่ามีค่าใกล้เคียงกับข้อมูลจริงโดยมีค่าแตกต่างไม่เกิน 10% ที่ราคาค่าไฟฟ้า ของระบบสายส่งมีค่าเท่ากับ 4 บาท/kWh เมื่อทาการวิเคราะห์หาจำนวนโมดูลที่เหมาะสมเท่ากับ 32 โมดูล (320 Wp/โมดูล) โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแบบโพลีคิสตัลไลน์ พบว่า มีระยะเวลาคืนทุนของ ระบบปั๊มความร้อนแบบแคสเคดรวมกับระบบพลังงานแสงอาทิตย์มีค่าเท่ากับ 5.46 ปี วิธีการที่รวดเร็วในการทำนายประสิทธิภาพของวัฏจักรปั๊มความร้อนแบบมาตรฐานขั้นตอน เดียวได้ถูกเสนอด้วยวิธีฟิคเกอร์ออฟเมอร์ริท (เอฟโอเอ็ม) ที่เป็นฟังก์ชันของตัวเลขจาคอบและ อุณหภูมิการทำงาน จากนั้นจะได้ความสัมพันธ์ของซีโอพี-เอฟโอเอม็ จะถูกพิจารณา และประสิทธิภาพ ของวัฏจักรฝั่งอุณหภูมิต่ำและสูงของปั๊มความร้อนแบบแคสเคดจะถูกค้นพบด้วย นอกจากนั้นข้อมูลที่ ได้จากแบบจำลองเอฟโอเอ็ม จะถูกเปรียบเทียบกับข้อมูลการทดลอง ซึ่งพบว่าได้ผลค่าเบี่ยงเบนน้อย กว่า 10% ที่มีค่าใกล้เคียงอย่างดีกับแบบจำลองen_US
Appears in Collections:ENG: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
610631094 SUONG CHAN OUSSA.pdf6.28 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.