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PRESENTA MC. RAÚL ROMÁN AGUILAR

REFRIGERACIÓN POR EYECTO-COMPRESIÓN. PRESENTA MC. RAÚL ROMÁN AGUILAR. Coordinación de Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos. rra@cie.unam.mx jhg@cie.unam.mx. SIMA 2009. CONTENIDO Problemática de la industria frigorífica

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PRESENTA MC. RAÚL ROMÁN AGUILAR

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Presentation Transcript

  1. REFRIGERACIÓN POR EYECTO-COMPRESIÓN PRESENTA MC. RAÚL ROMÁN AGUILAR Coordinación de Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos rra@cie.unam.mx jhg@cie.unam.mx SIMA 2009

  2. CONTENIDO • Problemática de la industria frigorífica • Funcionamiento y variantes de los sistemas de eyecto-compresión • Antecedentes de los sistemas de eyecto-compresión • Metodología • Validación del modelo matemático • Resultados • Conclusiones Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  3. INTRODUCCION Problemas de la industria frigorífica • Consumo de energía • 29-40 % de energía eléctrica consumida en el hogar (FIDE-CONAE 2008) • 15 % de electricidad consumida a nivel mundial (PNUMA 2008) • Consumo de recursos naturales • Elevada contaminación de los fluidos de trabajo • Destrucción de la capa de ozono • Aumento del efecto invernadero directo • Aumento del efecto invernadero indirecto Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  4. Circuito de potencia Circuito de enfriamiento Eyector Condensador QGE QCO QEV Generador Evaporador Bomba Válvula de expansión FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE EYECTO-COMPRESIÓN Solar Industria

  5. VARIANTES DE LOS SISTEMA EYECTO-COMPRESIÓN CON COMPRESOR AUXILIAR (SIRECA) HIBRIDO CON COMPRESOR AUXILIAR (SIRHEC)

  6. SOLAR Y CON COMPRESOR AUXILIAR (SIRSEC) SOLAR HIBRIDO CON COMPRESOR AUXILIAR (SIRSHECA)

  7. ANTECEDENTES • Primeros artículos que describen la composición básica del sistema de eyecto-compresión: Caldwell (1932), Jackson (1936) y Stivens (1940). • 1939 Flugel – realiza el primer análisis formal de un eyector. • 1942 Keenan y Neumann- desarrollan un modelo matemático del mezclado en un eyector. • 1945 Elrod - desarrolla un método simplificado para diseñar del eyector. • 1950 Keenan, Neumann y Lustwerk – primer análisis teórico y experimental comprensivo del eyector. • 1954 Martynowsky - primera investigación sobre refrigeración mediante eyecto-compresión, propone como fluidos de trabajo al R11 y R12. • 1986 Lu - desarrolla un modelo unidimensional considerando 3 regimenes de flujo dentro del eyector mixto, de transición y supersónico. Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  8. EN EL CIE-UNAM • 1992 I. Pilatowsky y M. Sokolov desarrollan los primeros estudios sobre el SIRE con R114. • 1993 C. Estrada, I. Pilatowsky, R. Dorantes y R. Best, simulación de pequeños sistemas solares de eyecto-compresión y utilizando el R142b. • 1995 J. Hernández inicia el diseño, simulación y evaluación de sistemas solares de refrigeración por eyecto-compresión para la producción de hielo. Utilizando R142b y R134a. • Desde 1996 se ha venido trabajando en la simulación de diversos sistemas de refrigeración solar por eyecto-compresión. • En 2006 inicia la construcción del banco de pruebas. • 2007 R. Roman inicia simulación de estos sistemas con hidrocarburos. • En 2008 H. González diseño y evaluación termodinámica del enfriador intermedio de un sistema híbrido por eyecto-compresión (SIRHEC). • A finales de 2009 se tendrán resultados experimentales. Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  9. METODOLOGÍA Infraestructura Computacional Refrigerantes * Condiciones de diseño * Dimensionamiento del eyector * Refrigerante adecuado * Mayor rendimiento (COP) Revisión bibliográfica Experimentación Simulación del sistema de eyecto-compresión Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  10. Revisión bibliográfica Refrigerantes sistema de eyecto-compresión Propiedades termodinámicas Refrigerantes orgánicos (R600a,R600,R290,R170) CFC, HCFC, HFC R134a, R141b Ecuaciones de estado Orgánicos Haidar-7-R600a Lallemand-R600a COP=0.07Salvaraju-R290 COP=0.36 R600a COP= 0.34 Nehdi- R600 COP=0.3 R290 COP=0.38 Pridasawas- R600, R290 y R600a COP=0.48 EOS modificada de Benedict Webb Rubin Diversos refrigerantes Todas las zonas Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  11. T f e d c b LIQUIDO VAPOR REGION BIFASICA o a B S Ecuación modificada de Benedict Webb Rubin PROPIEDADES TERMODINAMICAS DE REFRIGERANTES Trayectoria de integración para determinar S y H

  12. P 5r 1 PGE 4 3 PCO 2 PEV 6 h Inicio Datos correspondientes a cada estado del sistema SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE EYECTO-COMPRESION Programa de propiedades termodinámicas Calcula propiedades de cada estado del sistema Solución del sistema de ecuaciones del eyector Calcula propiedades faltantes de cada estado NO Termino de calcular? SI Resultados Fin

  13. Criterios para el diseño y construcción del banco de pruebas • Pruebas experimentales controladas de los diferentes sistemas de refrigeración por eyecto-compresión : Sistema de enfriamiento por eyecto-compresión, SIRECA, SIRHEC, SIRSEC Y SIRSHECA. • Selección de cada componente (tubería, válvulas, accesorios, etc. ) • Instrumentar adecuadamente el banco de pruebas. • Calibrar cada instrumento de medición. • Obtener datos de las principales variables P, T, flujo (frecuencias). • Pruebas controladas sobre el eyecto-compresor, para obtener y corroborar curvas de funcionamiento. Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  14. Banco de Pruebas para sistemas de refrigeración por eyecto-compresión Laboratorio de Refrigeración CIE-UNAM Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  15. Carga de refrigerante Calentamiento del refrigerante Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  16. Bomba – Sensor de flujo Circuito de recirculación Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  17. Intercambiadores de calor tipo placas Sensores Presión y Temperatura Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  18. Sistema de adquisición de datos Apoyo por parte de Estudiantes * Selección de equipo. * Calibración de sensores de Temperatura. * Calibración de sensores de Presión. * Conexión de instrumentación * Programación para adquisición de datos. * Conexión de equipos auxiliares. Refrigeración y Bombas de CalorDepartamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  19. Datos Yapici et al. -2008- * Refrigerante R123 * Eficiencia difusor 0.9 * Dimensiones de los eyectores * Temperaturas de trabajo * Lm 5mm * COP Sistema de ecuaciones del eyector obtenidas a partir del modelo de Lu. 1986. VALIDACIÓN

  20. RESULTADOS Resultados SIRE funcionando con R123 (a) Este trabajo (b) Yapici et al. (2008) Algunos datos importantes QGE, QCO, Wb, FF, he Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  21. Gráfica de f contra TGE, trabajando el sistema con 3 HC, 2 HFC y 1 HCFC Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  22. Gráfica de COP contra TGE, trabajando el sistema con 3 HC, 2 HFC y 1 HCFC Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  23. Gráfica de COP contra TCO, trabajando el sistema con 3 HC, 2 HFC y 1 HCFC Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  24. Gráfica de COP contra TEV, trabajando el sistema con 3 HC, 2HFC y 1 HCFC Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  25. CONCLUSIONES • Desarrollo de un programa de computo para obtener las propiedades termodinámicas de distintos refrigerantes con errores menores al 1%. • Implementación de un programa de computo en C que simula el sistema de enfriamiento por eyecto-compresión. • Validación del sistema con datos experimentales publicados, obteniendo errores menores al 6% • Simulación del sistema de enfriamiento variando paramétricamente las temperaturas TGE, TCO y TEV trabajando con Butano, Isobutano, Propano, R152a, R123 y R134a como refrigerantes, para obtener los datos de diseño del equipo y el refrigerante adecuado. • Del análisis de resultados se desprende que de los refrigerantes utilizados el R290 es el mejor para utilizarse en estos sistemas. • Esta por concluir el armado del banco de pruebas. Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

  26. GRACIAS POR SU ATENCIÓN Los conceptos y principios fundamentales de la ciencia son invenciones libres del espíritu humano (Albert Einstein) rra@cie.unam.mx jhg@cie.unam.mx Refrigeración y Bombas de Calor Departamento de Sistemas Energéticos SIMA 2009

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