Thermodynamic analysis and design optimisation of a cross flow air to air membrane enthalpy exchanger

Albdoor, Ahmed K.; Ma, Zhenjun; Cooper, Paul; Ren, Haoshan; Al-Ghazzawi, Fatimah

doi:10.1016/j.energy.2020.117691

Cited by 13 publications

(4 citation statements)

References 43 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The authors of [9] note that minimizing energy losses is a powerful tool for developing and managing the processes of efficient energy use. Also, an exergy analysis of the processes of production of raw sugar from sugar cane is presented in [10], but it is not clear whether the analysis results can be used for traditional technology. However, it is shown in [11] that despite the popularity of the exergy method, its application in sugar production is complicated by the thermodynamic incorrectness of the analysis of thermal processes using hypothetical loss of working capacity due to irreversibility.…”

Section: Research Of Existing Solutions Of the Problemmentioning

confidence: 99%

Complex thermodynamic analysis of the heat-technological complex of sugar production: analysis method

Василенко

Samiilenko

Bondar

et al. 2020

TAPR

View full text Add to dashboard Cite

Об'єктом дослідження є теплотехнологічні системи цукрового виробництва та теплотехнологічний комплекс в цілому. Сучасний цукровий завод є складною ієрархічною системою нерозривно пов'язаних між собою елементів, а його базис -теплотехнологічний комплекс -об'єднує елементи технологічного, теплообмінного, механічного обладнання, в якому одночасно реалізуються, тісно взаємодіючи, складні фізико-хімічні процеси. Враховуючи складність внутрішніх взаємозв'язків процесів, їх параметрів і характеристик, необхідно системно підходити до аналізу реального функціонування, оцінки ефективності та до розв'язання задач оптимізації комплексу в цілому, а також окремих його підсистем і елементів.У роботі запропоновано методику термодинамічного аналізу теплотехнологічного комплексу цукрового виробництва як єдиної термодинамічної системи, що дозволяє аналізувати основні фактори впливу на енергетичну ефективність комплексу безвідносно до перебігу процесів, що реалізуються всередині системи. В основі методики спільний аналіз загальних синтетичних та аналітичних балансів маси, енергії та ентропії. Ця модель має глибоке фізичне підґрунтя, адже рівняння матеріального балансу є інтегральною формою запису закону збереження кількості речовини, рівняння енергетичного балансу -інтегральною формою запису першого закону термодинаміки, а рівняння ентропійного балансу -інтегральною формою запису другого закону термодинаміки. Основне завдання методики -швидка оцінка досконалості теплотехнологічного комплексу та його визначення «енергозберігаючого потенціалу». Також застосування принципу енергетичної компенсації необоротності та ентропійних критеріїв дозволяють визначити джерела та причини недосконалості систем, а складені рейтинги недосконалостей допомагають розробити систему заходів підвищення ефективності комплексу оптимальної послідовності. Тому запропонована методика термодинамічного аналізу, на відміну від методик, в основі яких ексергетичні характеристики, забезпечує комплексний аналіз, оперуючи лише фундаментальними законами та принципами класичної термодинаміки. А також може бути застосована як для оптимізації енергетичних характеристик діючих, так і під час проектування нових підприємств цукрової промисловості.Ключові слова: енергетична ефективність, необоротність процесів, термодинамічний аналіз, ентропійний метод, ресурсозбережні заходи.

show abstract

Section: Research Of Existing Solutions Of the Problemmentioning

confidence: 99%

Complex thermodynamic analysis of the heat-technological complex of sugar production: analysis method

Василенко

Samiilenko

Bondar

et al. 2020

TAPR

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The alternative type of thermodynamic analysis based on the second law of thermodynamics is the entropy analysis, one of the variants of which is given in paper [13]. This approach is scientifically grounded in relation to the thermal-technological systems in which the dominant form of energy interaction is thermal, rather than mechanical.…”

Section: Literature Review and Problem Statementmentioning

confidence: 99%

“…(13) to (15) the corresponding values fromTables 3, 4, we calculate the following absolute characteristics of irreversibility:-the general growth of entropy in the interaction of TTC with EE: of entropy due to the internal irreversibility: (t•K).Divide the corresponding growth in entropy by the generating sources.The general growth of entropy due to the dissipation of electric energy:…”

mentioning

confidence: 99%

Thermodynamic analysis of the thermal-technological complex of sugar production: the energy and entropy characteristics of an enterprise

Василенко

Samiilenko

Bondar

et al. 2020

EEJET

View full text Add to dashboard Cite

Представлено апробацію методики термодинамічного аналізу теплотехнологічного комплексу цукрового виробництва на прикладі аналізу підприємства типової конфігурації. На сьогодні термодинамічний аналіз систем цукрового виробництва переважно реалізований на основі класичного енергетичного методу. Незначні спроби використати потенціал другого закону термодинаміки у вигляді адаптації ексергетичного методу не набули системного характеру. В основі застосованої методики спільний аналіз загальних синтетичних і аналітичних балансів маси, енергії та ентропії. Така методика дозволяє кількісно оцінювати рівень досконалості існуючих та пропонованих теплових схем. Також вплив на їх досконалість заходів з підвищення енергетичної ефективності і може бути застосована як для оптимізації енергетичних характеристик діючих, так і під час проектування нових підприємств цукрової промисловості. Показано, що термодинамічний аналіз теплотехнологічного комплексу цукрового виробництва як єдиної системи дозволяє аналізувати основні фактори впливу на енергетичну ефективність комплексу безвідносно до перебігу процесів, що реалізуються в ньому. Такий підхід також можна ефективно використовувати для швидкої оцінки термодинамічної досконалості підприємства та визначення його «енергозберігаючого потенціалу». За результатами енергетичного аналізу встановлено взаємозв'язки між підведеними до системи паливно-енергетичними ресурсами та джерелами їх втрат і запропоновано комплекс заходів зі зменшення впливу кожного з цих факторів на витрату ресурсів. Ентропійний аналіз виявив внутрішні та зовнішні причини необоротності процесів, а принцип «енергетичної компенсації необоротності» дозволив скласти рейтинг основних недосконалостей і визначити оптимальну послідовність реалізації ресурсозбережних заходів. Результати аналізу підтвердили ефективність методики, що забезпечує комплексне дослідження, оперуючи лише фундаментальними законами та принципами класичної термодинаміки на відміну від методик, в основі яких енергетично-ексергетичні характеристики Ключові слова: цукрове виробництво, термодинамічний аналіз, ентропійний метод, енергетична ефективність, ресурсозбережні заходи

show abstract

“…Currently, air-to-air heat recovery exchangers are widely used to recover the latent and sensible heat of exhaust air to precondition ventilation air, which can significantly reduce the energy demand for conditioning ventilation air [12]. Advanced technologies such as membrane-based [13] or photovoltaic/thermal-collector-assisted [4] air-to-air heat recovery exchangers are proposed to further improve the energy performance of building ventilation systems. Moreover, it is estimated that about 20% to 40% of the total energy use for air conditioning results from the dehumidification process of ventilation air [14].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Utilization of Earth-to-Air Heat Exchanger to Pre-Cool/Heat Ventilation Air and Its Annual Energy Performance Evaluation: A Case Study

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

An earth-to-air heat exchanger (EAHE) system utilizes the low-grade thermal energy of underground soil to warm up and cool down the flowing air within an underground buried pipe. Integrating the EAHE system with building ventilation can reduce the energy demand for conditioning ventilation air. The main purposes of this paper are to estimate the year-round energy-saving potential of the EAHE-assisted building ventilation system and provide its design guidelines in a hot-summer and cold-winter climate. A steady-state heat transfer model was proposed to calculate the outlet air temperature of an EAHE and further identify its ability to preheat and precool ventilation air. Influences of depth, length, and diameter of a buried pipe on the year-round thermal performance of the EAHE system were evaluated. The results show that considering the compromise between thermal performance and construction costs of the EAHE system, a depth of 5 m and a length of 80 m are recommended. The EAHE system can provide a mean daily cooling and heating capacity of 19.6 kWh and 19.3 kWh, respectively. Moreover, the utilization of the EAHE system can reduce by 16.0% and 50.1% the energy demand for cooling and heating ventilation air throughout the whole year.

show abstract

Thermodynamic analysis and design optimisation of a cross flow air to air membrane enthalpy exchanger

Cited by 13 publications

References 43 publications

Complex thermodynamic analysis of the heat-technological complex of sugar production: analysis method

Complex thermodynamic analysis of the heat-technological complex of sugar production: analysis method

Thermodynamic analysis of the thermal-technological complex of sugar production: the energy and entropy characteristics of an enterprise

Utilization of Earth-to-Air Heat Exchanger to Pre-Cool/Heat Ventilation Air and Its Annual Energy Performance Evaluation: A Case Study

Contact Info

Product

Resources

About