Performance Evaluation of HFO/Ionic-Liquid Working Pairs for Single-Effect and Compression-Assisted Absorption Refrigeration Cycles
यह अध्ययन सिंगल-इफेक्ट और कम्प्रेशन-असिस्टेड एब्जॉर्प्शन रेफ्रिजरेशन चक्रों में चार लो-जीडब्ल्यूपी (low-GWP) एचएफओ/आयनिक-लिक्विड वर्किंग पेयर्स का मूल्यांकन करता है, जिसमें आर1234ज़े(ई)/[सी4मिम][डीसीए] को इष्टतम पेयर के रूप में पहचाना गया है और यह प्रदर्शित किया गया है कि कम्प्रेशन-असिस्टेड कॉन्फ़िगरेशन लो-ग्रेड हीट अनुप्रयोगों के लिए प्रदर्शन और ऑपरेटिंग रेंज को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है।
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एक ऐसी दुनिया की कल्पना करें जहाँ आपके एयर कंडीशनर को ठंडा रहने के लिए दीवार में प्लग लगाने की ज़रूरत न हो। इसके बजाय, यह सूरज की गर्मी या किसी कारखाने से निकलने वाली बची हुई गर्मी पर चलता है। यह एब्जॉर्प्शन रेफ्रिजरेशन (अवशोषण प्रशीतन) का सपना है। इसे एक जादुई स्पंज की तरह समझें जो गर्म होने पर एक विशेष गैस (रेफ्रिजरेंट) को सोख लेता है और गर्म होने पर उसे बाहर निकाल देता है, जिससे एक ऐसा चक्र बनता है जो आपके कमरे से गर्मी खींच लेता है। लेकिन इस स्पंज को काम करने के लिए एक साथी की आवश्यकता होती है। आमतौर पर, वह साथी एक तरल पदार्थ होता है जो एक प्यासे पीने वाले की तरह कार्य करता है, जो गैस को निगल जाता है।
द दशकों से, हम ऐसे रसायनों का उपयोग कर रहे हैं जो गैस पीने में तो बहुत अच्छे हैं लेकिन ग्रह के लिए बहुत बुरे हैं, जो छोटे कंबल की तरह काम करते हैं जो गर्मी को रोक लेते हैं और पृथ्वी को गर्म कर देते हैं। वैज्ञानिक अब "हरे" (पर्यावरण के अनुकूल) साथियों की तलाश में हैं: आयनिक लिक्विड्स (Ionic Liquids)। ये ऐसे लवण (साल्ट्स) हैं जो कमरे के तापमान पर तरल अवस्था में रहते हैं, और पानी के विपरीत, ये हवा में वाष्पित नहीं होते हैं। इन्हें HFOs (हाइड्रोफ्लोरोओलेफिन्स) के साथ जोड़ा जाता है, जो नई, पर्यावरण के अनुकूल गैसें हैं जिन्हें वायुमंडल के प्रति सौम्य रहने के लिए डिज़ाइन किया गया है। बड़ा सवाल जो शोधकर्ता पूछ रहे हैं, वह यह है: "इन हरित सामग्रियों में से कौन सा विशिष्ट जोड़ा एक सुपर-कुशल, कम ऊर्जा वाले कूलर बनाने के लिए सबसे अच्छा काम करता है?"
यह शोध पत्र ठीक इसी प्रश्न में गहराई से उतरता है। लेखक, याओ झांग और शू जियांग, चार अलग-अलग रेसिपी का परीक्षण करने वाले पाक-कला विशेषज्ञों (शेफ) की तरह काम करते हैं। उन्होंने दो प्रकार के HFO गैसों (R1234yf और R1234ze(E)) को दो प्रकार के आयनिक लिक्विड्स (एक छोटी कार्बन श्रृंखला वाला और एक लंबी श्रृंखला वाला) के साथ मिलाया। उन्होंने इसे केवल एक बीकर में नहीं मिलाया; उन्होंने यह देखने के लिए एक विस्तृत कंप्यूटर सिमुलेशन बनाया कि ये जोड़े दो अलग-अलग प्रकार की कूलिंग मशीनों में कैसे व्यवहार करेंगे: एक मानक "सिंगल-इफेक्ट" चक्र और एक "कंप्रेशन-असिस्टेड" चक्र (जो सिस्टम को थोड़ा अतिरिक्त धक्का देने के लिए एक छोटा कंप्रेसर जोड़ता है)।
उनके सिमुलेशन ने क्या खुलासा किया, यहाँ दिया गया है। सबसे पहले, तापमान की सेटिंग्स बहुत मायने रखती हैं। यदि आप "जेनरेटर" (जहाँ गैस तरल से बाहर निकाली जाती है) या "इवैपोरेटर" (जहाँ ठंडक होती है) में गर्मी बढ़ाते हैं, तो सिस्टम बेहतर काम करता है। हालाँकि, यदि "कंडेंसर" या "एब्जॉर्बर" बहुत अधिक गर्म हो जाता है, तो सिस्टम संघर्ष करता है, जैसे कि एक स्पंज जो पीने के लिए पहले से ही बहुत भरा हुआ है।
परीक्षण किए गए चार व्यंजनों में से, एक स्पष्ट विजेता के रूप में उभरा: R1234ze(E) जिसे [C4mim][DCA] के साथ मिलाया गया था। यह जोड़ा गर्मी स्थानांतरित करने में सबसे कुशल था और इसे सिस्टम के चारों ओर घुमाने के लिए सबसे कम तरल की आवश्यकता थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह विशिष्ट संयोजन अन्य की तुलना में इस काम को बेहतर ढंग से संभाल सकता है, विशेष रूप से जब सिस्टम को उस अतिरिक्त कंप्रेसर द्वारा सहायता दी जाती है। "कंप्रेशन-असिस्टेड" सेटअप विशेष रूप से दिलचस्प था; इसने सिस्टम को तब भी काम करने की अनुमति दी जब गर्मी का स्रोत बहुत गर्म नहीं था, जिससे उन स्थितियों का दायरा बढ़ गया जहाँ इन हरित कूलरों का उपयोग किया जा सकता है।
अध्ययन सुझाव देता है कि जबकि सभी चार जोड़े काम करते हैं, R1234ze(E)/[C4mim][DCA] की जोड़ी भविष्य के पर्यावरण के अनुकूल एयर कंडीशनर के लिए सबसे आशाजनक उम्मीदवार है। यह एक बेहतर "सर्कुलेशन रेशियो" प्रदान करता है, जिसका अर्थ है कि आपको समान मात्रा में ठंडक प्राप्त करने के लिए कम तरल पंप करने की आवश्यकता है, जिससे ऊर्जा की बचत होती है। हालाँकि यह शोध पत्र यह दावा नहीं करता कि ये मशीनें कल ही दुकान में खरीदने के लिए तैयार हैं, लेकिन कंप्यूटर मॉडल एक बहुत स्पष्ट रास्ता दिखाते हैं: यदि हम ऐसे एयर कंडीशनर बनाना चाहते हैं जो बिना ग्रह को नुकसान पहुँचाए अपशिष्ट गर्मी या सूर्य के प्रकाश पर चलते हैं, तो इन सामग्रियों का यह विशिष्ट संयोजन हमारे प्रयोगों को शुरू करने के लिए सबसे अच्छी जगह है।
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