Modeling of a Solid Desiccant Wheel for Different Operating Conditions

Öz

Air conditioning systems are the systems that can control humidity, temperature and air quality of the air in order to obtain the desired comfort conditions under summer and winter conditions. The usage of solid desiccant wheel to remove the moisture from the air is becoming more common in air conditioning systems and recently in drying systems. For this reason, most researchers have carried out different studies on the design, modeling and optimization of solid desiccant wheels. In the desiccant wheels, it is very difficult to model the process mathematically because heat and mass transfer realize simultaneously. Jurinak [8] developed a simple model to overcome this difficulty and this model is used by many researchers. However, this model has a structure that can be used for limited working conditions (especially high air flow rate). In this study, based on Jurinak's model, a model was developed for a solid desiccant wheel which can be used under different working conditions in applications where low air flow rate is required. The results of the model have been tested by comparing with the manufacturer data. At the end of the study, it is found that the results obtained from the developed model were in good agreement with the manufacturer's data and the model was suitable for using at different working conditions.  

 

 

Anahtar Kelimeler

• Dehumidification,Solid desiccant,Wheel,Modelling

Katı Nem Alıcı Bir Rotorun Farklı Çalışma Şartları için Modellenmesi

Öz

İklimlendirme sistemleri, yaz ve kış şartlarında mahaller içerisinde istenilen konfor şartlarının elde edilebilmesi için havanın nemini, sıcaklığını ve hava kalitesini kontrol edebilen sistemlerdir. İklimlendirme sistemlerinde ve son zamanlarda kurutma sistemlerinde, havanın neminin alınabilmesi için katı nem alıcı rotorun kullanımı gün geçtikçe yaygınlaşmaktadır. Bu sebeple çoğu araştırmacı nem alıcı rotorların tasarımı, modellenmesi ve optimizasyonu üzerine farklı çalışmalar gerçekleştirmişlerdir. Katı nem alıcı rotorda, ısı ve kütle transferi birlikte gerçekleştiğinden prosesi matematiksel olarak modellemek çok zor bir işlemdir. Bu zorluğun giderilmesi üzerine Jurinak [8] basit bir model geliştirmiş ve bu model çoğu araştırmacı tarafından kullanılmaktadır. Fakat bu model sınırlı çalışma koşulları (özellikle yüksek hava debisi) için kullanılabilecek bir yapıya sahiptir. Bu çalışmada, Jurinak’ın modeli baz alınarak, düşük hava ihtiyacının olduğu uygulamalarda, farklı çalışma şartları altında kullanılabilecek katı nem alıcı bir rotor için bir model geliştirilmiş ve elde edilen sonuçlar ile üretici verileri kıyaslanarak modelin kullanılabilirliği test edilmiştir. Çalışma sonunda,  geliştirilen model ile elde edilen sonuçların, üretici verileri ile iyi bir uyum içinde olduğu ve modelin farklı çalışma şartları için kullanımının uygun olduğu görülmüştür.  

 

Anahtar Kelimeler

• Nem alma,Katı nem alıcı,Rotor,Modelleme

Kaynakça

1. 1. Uçkan, I., Yilmaz, T., Hürdoğan, E., Büyükalaca, O., 2015. Development of an Artificial Neural Network Model for the Prediction of the Performance of a Silica-gel Desiccant Wheel, International Journal of Green Energy, 12, 1159-1168.
2. 2. Cejudo, J.M., Moreno, R., Carrilo, A., 2002. Physical and Neural Network Models of a Silica-Gel Desiccant Wheel, Energy and Buildings, 34, 837–844.
3. 3. İdiz, A., Koçak, Y.C., Akdemir, Ö., Güngör, A., 2017. İklimlendirme Sistemlerinde Evaporatif Soğutma Uygulamaları, 13. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi (TESKON), İzmir, Türkiye.
4. 4. Parmar, H., Hindoliya, D.A., 2011. Artificial Neural Network Based Modelling of Desiccant Wheel, Energy and Buildings, 43, 3505–3513.
5. 5. Qiu, G.Q., Riffat, S.B., 2010. Experimental Investigation of a Novel Air Dehumidifier Using Liquid Desiccant, International Journal of Green Energy, 7, 174-80.
6. 6. Yutong, L., Hongxing, Y., 2010. Experimental Study of an Open-Cycle Solar Collector/Regenerator Using Liquid Desiccant for Air Conditioning, International Journal of Green Energy, 7, 273-88.
7. 7. Li, H., Dai, Y.J., Li, Y., La, D., and Wang, R.Z. 2011. Experimental Investigation on a One-Rotor-Two-Stage Desiccant Cooling/Heating System Driven by Solar Air Collectors, Applied Thermal Engineering, 31, 3677-83.
8. 8. Jurinak, J.J., 1982. Open-cycle Solid Desiccant Cooling-Component Models and System Simulation, Ph.D. Thesis, University of Wisconsin, Madison.

9. 9. Howe, R., Rotary Desiccant Dehumidifier, 1983. TRNLIB-Libraries of User-Written TRNSYS Components, Solar Energy Laboratory, http://sel.me.wisc.edu/trnsys/trnlib/dessi.htm.
10. 10. White, S.D., Goldsworthy, M., Reece, R., Spillmann, T., Gorur, A., Lee, D.Y., 2011. Characterization of Desiccant Wheels with Alternative Materials at Low Regeneration Temperatures, International Journal of refrigeration, 34, 1786-1791.
11. 11. Stabat, P., Marchio, D., 2008. Heat-and-Mass Transfers Modelled for Rotary Desiccant Dehumidifiers, Applied Energy, 85, 128-142.
12. 12. Panaras, G., Mathioulakis, E., Belessiotis, V., Kyriakis, N., 2010. Experimental Validation of a Simplified Approach for a Desiccant Wheel Model, Energy and Buildings, 42, 1719-1725.
13. 13. Joudi, K.A., Dhaidan, N.S., 2001. Application of Solar Assisted Heating and Desiccant Cooling Systems for a Domestic Building, Energy Conversion and Management, 42, 995-1022.
14. 14. Nia, F.E., Paassen, D.V., Saidi, M.H., 2006. Modeling and Simulation of Desiccant Wheel for Air Conditioning, Energy and Building, 38, 1230-9.
15. 15. Beccali, M., Butera, F., Guanella, R., Adhikari, R.S., 2003. Simplified Models for the Performance Evaluation of Desiccant Wheel Dehumidification, International Journal of Energy Research, 27, 17-29.
16. 16. Sheridan, J.C., Mitchell, J.W., 1985. A Hydrid Solar Desiccant Cooling System, Solar Energy, 34(2), 187-193.
17. 17. NovelAire 2012. Desiccant Wheel Simulation Program Version 2012. https://www.novelaire.com, (Erişim tarihi 10.02.19).
18. 18. Hürdoğan, E., Büyükalaca, O., Yılmaz, T., Uçkan, İ., 2011. Nem Almalı Bir İklimlendirme Sisteminin Analizi, 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), Elazığ, Türkiye.
19. 19. Das, M., Akpinar, E.K., 2018. Investigation of Pear Drying Performance by Different Methods and Regression of Convective Heat Transfer Coefficient with Support Vector Machine, Applied Sciences, 1-16.