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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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Presentation Transcript
slide1

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

slide2
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

introduccion
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

slide5

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

slide6

VARIANTES DE LOS SISTEMA EYECTO-COMPRESIÓN

CON COMPRESOR AUXILIAR (SIRECA)

HIBRIDO CON COMPRESOR AUXILIAR (SIRHEC)

slide7

SOLAR Y CON COMPRESOR AUXILIAR (SIRSEC)

SOLAR HIBRIDO CON COMPRESOR AUXILIAR (SIRSHECA)

slide8

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.

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slide9

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.

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METODOLOGÍA

Infraestructura

Computacional

Refrigerantes

* Condiciones

de diseño

* Dimensionamiento

del eyector

* Refrigerante

adecuado

* Mayor rendimiento

(COP)

Revisión bibliográfica

Experimentación

Simulación del sistema de eyecto-compresión

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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

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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

slide13

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

criterios para el dise o y construcci n del banco de pruebas
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.

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Banco de Pruebas para sistemas de refrigeración por eyecto-compresión

Laboratorio de Refrigeración CIE-UNAM

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Carga de refrigerante

Calentamiento del refrigerante

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Bomba – Sensor de flujo

Circuito de recirculación

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Intercambiadores de calor

tipo placas

Sensores Presión y Temperatura

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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.

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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

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RESULTADOS

Resultados SIRE funcionando con R123

(a) Este trabajo

(b) Yapici et al. (2008)

Algunos datos importantes

QGE, QCO, Wb, FF, he

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Gráfica de f contra TGE, trabajando el sistema con 3 HC, 2 HFC y 1 HCFC

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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

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Gráfica de COP contra TCO, trabajando el sistema con 3 HC, 2 HFC y 1 HCFC

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Gráfica de COP contra TEV, trabajando el sistema con 3 HC, 2HFC y 1 HCFC

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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.

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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

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