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Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering 9/2023

03.05.2023 | Research Article-Mechanical Engineering

Cost Optimization of Heat Exchanger Inventory in Cascade Refrigeration Cycles

verfasst von: Bilal A. Qureshi, Syed M. Zubair

Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering | Ausgabe 9/2023

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Abstract

In this work, the cost optimal distribution of the overall conductance of all the heat exchangers is investigated from a thermoeconomic point-of-view in cascade refrigeration cycles using the endoreversible case. Non-dimensional cost functions are developed and investigated for a constant value of the rate of work, rate of cooling, rate of heat rejection and heat transfer rate for the cascade heat exchanger. These can be used to predict the minimum initial cost of the heat exchangers under the specified thermal conditions. All the cost functions showed an optimum point in relation to the absolute condenser temperature ratio (θ1) wherein the case of fixed heat rejection rate from the condenser gave the lowest cost values and the case of constant rate of work gave the highest cost values with it being 3 times higher at the optimum point. For the former case, a 1% increase in evaporator to condenser fluid temperature ratio (Φ) resulted in an average increase of 4.7% in the cost function value. For the case of fixed cooling rate, the corresponding cost function had an optimum value with respect to the non-dimensional temperature difference in the cascade heat exchanger. In this case, for a 5% increase in θ1, the cost value decreased by ~ 7%; although this decrease was larger for lower values of Φ. Also, investigation into the unit cost ratio of the system showed that the condenser contributed the most (42%-65%) to the total overall conductance.

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Literatur
15.
Zurück zum Zitat Morales, M.J.; Sherif, S.A.: Optimal allocation of heat exchanger inventory of a two-stage vapor compression cycle for cost minimization. IASME Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 2, 32–38 (2005) Morales, M.J.; Sherif, S.A.: Optimal allocation of heat exchanger inventory of a two-stage vapor compression cycle for cost minimization. IASME Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 2, 32–38 (2005)
Metadaten
Titel
Cost Optimization of Heat Exchanger Inventory in Cascade Refrigeration Cycles
verfasst von
Bilal A. Qureshi
Syed M. Zubair
Publikationsdatum
03.05.2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Arabian Journal for Science and Engineering / Ausgabe 9/2023
Print ISSN: 2193-567X
Elektronische ISSN: 2191-4281
DOI
https://doi.org/10.1007/s13369-023-07865-y

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