مقاله ترجمه شده اگزرژی Concept of Exergy

ترجمه مقاله مفهوم اگزرژی Concept of Exergy به همراه فرمول و اشکال و جداول مختلف به همراه فایل انگلیسی پروژه

چکیده:
فصل یکم از این گزارش ، مشخصه ها و ویژگیهای مفهوم ترمودینامیک ،EXERGY را در ارتباط با سیستم های سرمایش و گرمایش ساختمانی توصیف و تشریح می کند. در واقع EXERGY مفهومی است که صریح و ساده نشان می دهد که چه چیزی مصرف شده است.همه سیستم ها نه تنها سیستم های مهندسی( دارای موتور) بلکه به همراه سیستم های بیولوژیکی که شامل نیرویی کار انسانی (بدنی) می باشند شامل مواردی از قبیل تغذیه اجزاء کاری توجه به EXERGY که توسط اجزاء متفاوت مصرف می شود و متقابل با آن تولید انتراپی معادل آن و تعیین و مشخص کردن انتراپی تولید شده در محیط اطرافشان می باشند.

بنابراین کل فرآیند روند اکسرژی انتراپی نامیده می شود . ویژگیها و مشخصه های اکسرژی(گرم) و اکسرژی(سرد) و همچنین اکسرژی شعاعی ( دارای تشعشعات) دسته بندی و مشخص شده اند. ویژگیها و مشخصه های کلی یک روند اکسرژی-انتراپی مربوط به سیستم های انفعالی (تاثیر پذیر)، که در واقع می توانند پیش فرضی جهت تشخیص و بررسی سیستم هایی با اکسرژی پائین باشند، به همراه روند فرآیند انتراپی- اکسرژی در سیستم های محیطی جهانی مورد بحث قرار گرفته می شوند. فصل دوم، فرم ها و اشکال گوناگون اکسرژی و فرمولاسیون های ریاضیاتی مورد استفاده در ارزیابی و تخمین آن ها را معرفی می کند.

موازنه و تعادل EXERGY در یک سیستم باز با حالت یکنواخت و ثابت که خیلی بیشتر می تواند متناسب با تجزیه و تحلیل های ترمودینامیکی سیستم های انرژی باشد. نیز در همین فصل توضیح خواهد داده شد که البته در این فصل همچنین فاکتورهای بازدهی اکسرژتیک های متفاوت در تجزیه و تحلیل های ترمودینامیکی از سیستم های انرژی نیز معرفی می شوند. سپس یک مثال از چگونگی تجزیه و تحلیل انرژی در یک دستگاه تهویه هوا به صورت دسته بندی شده ارائه می شود. سیستم ها و دستگاه های تهویه هوا به صورت گسترده ای در سرمایش و گرمایش ساختمان ها ارائه می شود.
این مطالب جهت درک و فهم بهتر سیستم هایی با اکسرژی پائین برای سرمایش و گرمایش ارائه می شوند که البته به کارگیری آنها رو به افزایش است . اینگونه مطرح شده است که یکی از ملزومات جهت سیستم هایی با اکسرژی پائین می تواند دارای یک طرای تاثیذرپذیر (انفعالی) در سیستم های بسته ساختمانی می باشد.

پیشگفتار:
این گزارش در حقیقت بخشی از کار انجام گرفته در مقاله ایی می باشد که برای نمایندگی انرژی بین المللی (IEA) مشخص شده است: حفظ و نگهداری انرژی در ساختمان ها و برنامه سیستم های متمرکز (ECBCS). ANNEX 37: سیستم هایی با اکسرژی پائین برای به کارگیری در زمنینه سرمایش و گرمایش.

هدف کلی ANNEX 37 این است که شمار به کار گیری انرژی را در جهت تسهیل و تسریع بهبود بخشد و البته بدین ترتیب بتوان از منابع انرژی که از لحاظ محیطی با دوام باشند و همچنین دارای ارزش و مقدار کمتری می باشند را در جهت سرمایش و گرمایش ساختمان به کار گیرد. مرکز تحقیقات فنی و تکنیکی VTT در FINLAND نیز تنظیم کننده ANNEX 37 می باشد.

یازده کشور دراین زمینه مشارکت داشته اند: کانادا، دانمارک، فنلاند، فرانسه، آلمان، ایتالیا ، ژاپن، هلند، نروژ، لهستان و سوئد.

این گزارش توسط ABDOLAZIZ HAMMACHE دکتر و دانشمند محقق در آزمایشگاه تحقیقاتی گوناگونی و تنوع انرژی (CANMET) در کانادا ( فصل دوم و سوم)ارائه شده است و همچنین توسط دکتر و پروفسور MASANORI SHUJUYA در آزمایشگاه محیط ساختمان ،انستیو فن آوری و تکنولوژی MUSASHI در ژاپن، ( فصل یکم و فصل سوم) ارائه شده است. با تشکر و تقدی ویژه نسبت به آقای دکتر CAREJ SIMONSON پروفسور (دستیار) مساعدت کننده در دانشگاه SASKATCHEWAN کانادا جهت نوشتن این گزارش.

فصل اول
مقدمه ای بر مفهوم انرژی :(MASANORI SHUKUYA)
در این گزارش فصل یک ویژگیها و مشخصه های کلی یک مفهوم ترمودینامیکی و اکسرژی را توضیح می دهد که ما را قادر می سازد تا هر آنچه که توسط تمانمی سیستم ها به کار گرفته می شود را مفصل مورد بررسی قرار دهیم و در این میان فرقی نمی کند که آیا بین این سیستم ها ساخت دست بشر باشند مثل موتورهای شیمیایی-حرارتی، پمپ های حرارتی با استفاده از الکتریسیته، و یا سیستم های بیولوژیکی موجود در طبیعت از قبیل میکروب ها ، گیاهان وئ حیوانات من جمله انسان.

این مقاله خصوصاً بر کاربردهای موجود و توصیف و توضیح آنها در سیستم های سرمایشی و گرمایشی می پردازد . مردم اغلب ادعامی کنند که انرژی مصرف می شود . البته بیان این مورد تنها شامل صحبت های روزمره نیست بلکه در بعضی مباحث علمی که به منظور بررسی و تحلیل انرژی وموضوعات محیطی صورت می پذیرد نیز همواره مطرح می شود. این ادعا، به هر حال تناقضاتی با قانون اول ترمودینامیکی اظهار شده دارد که اینگونه می گوید مقدار کل و نهایی انرژی حفظ می شود اگرچه اشکال انرژی ممکن است تغییر کنند از یک صورت و به صورت دیگر ، ولی در نهایت با وجود این تغییر شکل تا حد زیادی مقدار انرژی حفظ خواهد شد.

تمامی پدیده های طبیعی ماکروسکوپی (درشت نمود، قابل رویت توسط چشم) که در اطراف ما همه روزه روی می دهند شامل رویداد پراکندگی صورت می پذیرد ولی مقدار ( میزان) نهایی انرژی و ماده ایی که در این پدیده ها شرکت می کنند هرگونه به طور کامل مصرف نمی شوند بلکه لزوماً بایستی حفظ شده و باقی بمانند.

هنگامیکه ما از اصطلاحاتی از قبیل (مصرف انرژی) ( ذخیره (صرفه جویی ) انرژی ) و یا حتی حفظ انرژی استفاده می کنیم ما به صورت غیر مستقیمی جوری به انرژی نگاه می کنیم به عنوان انرژیهای در دسترس با مقادیر زیاد که از سوخت های فسیلی به دست آمده و یا انرژی هایی که از چگالش و تغلیظ اورانیم به دست می آیند.

اما کمی گیج کننده است که بخواهیم یکی از اصطلاحات علمی منتشر شده را به راحتی حالتی بیان کنیم که در این حال می خواهیم همزمان دو مفهوم را بیان کنیم. انرژی بایستی نگهداری شود و انرژی بایستی مصرف شود. این همان دلیلی است که چرا ما لازم است از مفهوم ترمودینامیکی ، انرژی ، جهت بیان کردن آنچه که بایستی مصرف شود استفاده کنیم. با گذشت دو دهه ی گذشته مفاهیم گوناگونی در رابطه با ذدخیره (صرفه جویی) انرژی بیان شده است که مدام مورد بررسی قرار گرفته، گسترش یافته ویا به صورت علمی در سیستم های بسته ساختمانی به کار گرفته شده است و همچنین از آنها در سیستم های کنترل محیطی از قبیل سیستم های نوری، سرمایشی و گرمایشی استفاده شده است.

این ارزیابی هارا در دو دسته تقسیم بندی کرده اند: آنهایی که برای سیستم های انفعالی (تاثیر پذیرند به کار گرفته می شوند و آن هایی که برای سیستم های مولد( فعال) به کار گرفته می شوند.) سیستم های انفعالی تاثیر پذیرند .

اینگونه تعریف می شوند، مستقلاً سیستم های بسته ساختمانی که می توان از آنها جهت استفاده از انرژی های نهفته گوناگون استفاده کرد که البته می توان آنها را فوری در محیط یافت کرد از قبیل خورشید باد و عناصر دیگری که موجب روشنایی، گرما، تهویه و سرما در محیط طبیعی می شوند.

تاریخچه اینگونه سیستم های انفعالی بسیار طولانی است؛ما ممکن است بگوئیم که این ها همراه با تکامل بشر بیشتر تشکیل شده اند. توسعه و پیشرفت های صورت گرفته اخیر در علم مواد، اطلاعت زیادی را در رابطه با مواد ساختمانی گوناگون از قبیل شیشه روکش دار با انعکاس پائین و دیگر موارد می باشد .بنابراین اینگونه اطلاعات ما را قادر می سازد تا بتوانیم سیستم های انفعالی پیشرفته تری را طراحی کنیم.

سیستم های مولد ( فعال) سیستم هایی هستند که دارای اجزاء الکتریکی و مکانیکی گوناگون از قبیل فن ها ، پمپ ها، پمپ های حرارتی، و دیگر اجزا می باشند که البته تمامی این اجزاءب ااستفاده از سوخت های فسیلی به کار گرفته می شوند. بیشتر سیستم های مولد در دسترس، این روزها با در نظر گرفتن فرضیه فراوانی و فور استفاده از سوخت های گسترش و توسعه یافته اند.و بنابراین متوجه می شویم که این گونه سیستم ها لزومات هماهنگ با سیستم های انفعالی محیطی کار نمی کنند.

طرح محیطی حرارت بهینه با مواد لعابی و روکش عایق حرارتی مناسب و با دیگر مواد به کار گرفته شده در محیط بسته ساختمانی که دارای عایق حرارتی مناسب می باشند قطعات دارای ظرفیت حرارتی و گرمایی مناسب و خوبی می باشند که ما را قادر می سازد تا بتوانیم به راحتی سیستم های حرارتی خورشیدی (انفعالی) را تفکیک و شناساسیی کنیم ؛ این حال ، این گفته بدین معنا نیست که سیستم های حرارتی (گرمایی) مولد دیگر مورد نیاز نخواهند بود.

ما یک سری جدید از سیستم های مولدی نیاز داریم که بتوانند با هماهنگی در ارتباط با سیستم های انفعالی پیشرفته کار کنند . سیستم های حرارتی دمای پائین.
از نوع سیستم های حرارتی ( مولد ) به شمار می روند که بایستی متناسب با محیط ساخته شوند که در ابتدا با سیستم های انفعالی شرایط مشابهی داشته باشند و تفاوت زیادی را ایجاد نکنند. یک شرایط و فضای محیطی- حرارتی ( گرمایی) خوب و مناسب در فضاهای ساختمانی در فصل زمستان می تواند اصولاً با نصب مواد ساختمانی که از لحاظ حرارتی به خوبی عایق بندی شده اند و البته همراه با ظرفیت حرارتی متناسب باشد. فراهم شود که این امر را امکان پذیر می سازد تا از منابع حرارتی با دمای پائین برای گرمایش استفاده کنیم.

در فصل تابستان یک شرایط و فضای محیطی –حرارتی معتدل در فضاهای ساختمانی را ممکن است بتوان با استفاده از ترکیبی از تهویه شبانه،نصب حرارت داخلی موجود، فراهم ساخت. به علاوه استفاده از مواد عایق که از لحاظ حرارتی مناسب باشند و ظرفیت حرارتی ( گرمایی() مناسب را داشته باشند برای محیط های بسته ساختمانی به کار گرفته می شوند.

این امر ممکن است موجب شود تا از منابع سرما با دمای بالا جهت تولید سرمایش استفاده کنیم . استفاده از مفهوم اکسرژی در توضیح سیستم های سرمایش و گرمایش گوناگون چه آن ها انفعالی بالشند و چه مولد، می توانند ما را قادر سازند که تصمیم بهتری آنچه که سیستم های سرمایش-دمای-بالا و گرمایش –دمای-پائین هستند، را به دست آوریم.

فهرست مطالب
1- مقدمه ای بر مفهوم انرژی ص 8
1-1 مقدمه ص 8،
1-1.1-توصیف و تشریح یک سیستم در زمینه یک فرآیند انتراپی
اکسرژی ص 9
1-2 معادله موازنه و تعادل سازی اکسرژی ص 12
1-3 اکسرژی گرم و اکسرژی سرد ص 14
1-4 اکسرژی شعاعی ص 16
1-5 فرآیند آنتراپی – اکسرژی در سیستم های انفعالی و تاثیرپذیر ص 17
1-6 سیستم محیطی جهانی ص 19
1-7 نتیجه گیری ص 20
2-فرمولاسیون های ریاضیاتی (محاسباتی) ص 22
2-1 مقدمه ص 22
2-2 موازنه اکسرژی ص 22
2-3 تعاریفی در جهت بازده های اکسرژتیکی ص 24
2-3-1 بازده اکسرژتیکی قراردادی ص 24
2-3-2 بازده اکسرژتیکی عددی ص 25
2-3-3 ضریب بازده اکسرژی قابل استفاده ص 27
2-4 دستگاه ها (کاربردهای) تهویه هوا ص 28
2-5 نتیجه گیری ص 39
مرجع ها ص 40