Universitat Jaume I
Navarro Esbrí, Joaquín
2013-10-18
203 p.
Universitat Jaume I. Departament d'Enginyeria Mecànica i Construcció
El ciclo de compresión de vapor es el método más utilizado para la producción de frío. Para la realización de este ciclo es necesaria la utilización de un fluido frigorígeno. Desde sus orígenes estos fluidos han sufrido una constante evolución, buscando no ser peligrosos, ser eficientes y no ser dañinos para el medio ambiente. Actualmente, como consecuencia del impacto medioambiental sobre el calentamiento global producido por los fluidos frigorígenos más utilizados, los HFC, se están estudiando nuevos fluidos alternativos de bajo potencial de calentamiento global. La tesis que se presenta tiene como objetivo la evaluación del fluido de bajo potencial de calentamiento global R1234yf como substituto directo al R134a en ciclos de compresión de vapor. La metodología utilizada se ha basado en la evaluación teórica y experimental del uso del R1234yf , como alternativa de sustitución directa al R134a. Para ello se ha realizado una revisión de las alternativas de bajo PCM en los sistemas de compresión de vapor, centrándonos en el R1234yf como sustituto directo a estudiar. Posteriormente, se ha efectuado una evaluación teórica del comportamiento esperado de dicho fluido en comparación con el refrigerante R134a. Finalmente, se ha realizado una completa evaluación experimental del R1234yf como fluido de sustitución directa al R134a. La principal conclusión obtenida en el estudio teórico ha sido que el comportamiento presentado por R1234yf y R134a es muy similar, presentando el R1234yf reducciones en la potencia frigorífica del orden del 3% al 11% respecto al R134a, temperaturas de descarga de un 5% a un 12% inferiores al R134a y una eficiencia frigorífica (EER) entre un 2% y un 11% inferior al R134a. Con la introducción de un intercambiador de recalentamiento subenfriamiento (IRS), las diferencias se reducen significativamente, igualándose las potencias frigoríficas y la EER para una eficiencia del IRS del 50%. Respecto al estudio experimental, se ha validado el comportamiento esperado en el estudio teórico, siendo las potencias frigoríficas obtenidas con el R1234yf entre un 5% y un 15% inferiores al R134a, las temperaturas de descarga de un 3% a un 4% inferiores al R134a, y la EER entre un 4% y un 11% inferiores al presentado por el refrigerante R134a. Tal y como se ha estudiado en el caso teórico, la introducción de un IRS reduce estas diferencias y, en el caso de nuestro banco de ensayos, al introducir un IRS con una eficiencia de entre un 17% y un 25% la potencia frigorífica es de un 0% a un 8% superior en el R134a y la EER es de un 4% a un 10% superior en el refrigerante R134a.
The vapor compression cycle is the most used method in refrigeration. For therealization of this cycle is necessary to use a working fluid called refrigerant. From itsorigins the refrigerants have undergone a constant evolution, seeking not to bedangerous, be efficient and environment friendly. Today, as a result of theenvironmental impact on global warming produced by the most widely usedrefrigerants, HFCs, new fluids are being studied as low global warming alternativerefrigerants.This thesis aims to evaluating low global warming potential R1234yf as drop-inalternative for R134a in vapor compression cycles.The methodology used is based on theoretical and experimental evaluation ofR1234yf as a drop-in alternative for R134a. So, a review of low-GWP alternatives invapor compression systems has been conducted, focusing on R1234yf. Then, atheoretical evaluation of the expected performance is presented. Finally, anexperimental study on R1234yf as a drop-in alternative for R134a is carried out.The main conclusion of the theoretical study has been that the behavior ofR1234yf and R134a is very similar, presenting R1234yf cooling capacity reductionsabout 3%-11% taking R134a as reference. The discharge temperatures are 5% to 12%higher in R134a compared to R1234yf. The EER is a 2% to 11% higher in R134a.In the experimental study has shown that the behavior is like expected in thetheoretical study. The cooling capacity obtained for R134a is 5% to 15% higher than forR1234yf. The discharge temperatures obtained for R134a is 3% to 4% higher than forR1234yf. The EER for R134a is 4% to 11% higher than for R1234yf. As we havestudied in the theoretical case, the introduction of an IHX reduces these differences,especially for high compression rates. In the case of our test bench by introducing anIHX with efficiency of 17% to 25%,the difference between both refrigerants decreases,taking values of 0% to 8% higher for the R134a refrigerant.
El cicle de compressió de vapor és el mètode més utilitzat per a la producció defred. Per a la realització d'aquest cicle és necessària la utilització d'un fluid frigorigen.Des dels seus orígens aquests fluids han sofert una constant evolució, buscant no serperillosos, ser eficients i no ser nocius per al medi ambient. En l'actualitat, com aconseqüència de l'impacte mediambiental sobre l'escalfament global produït pels fluidsfrigorígens més utilitzats, els HFC, s'estan estudiant nous fluids alternatius de baixpotencial d´escalfament global.La tesi que es presenta té com a objectiu l'avaluació del fluid de baix potenciald'escalfament global R1234yf com a substitut directe al R134a en cicles de compressióde vapor.La metodologia utilitzada s'ha basat en l'avaluació teòrica i experimental de l'úsdel R1234yf, com a alternativa de substitució directa al R134a. Per això s'ha realitzatuna revisió de les alternatives de baix PCM en els sistemes de compressió de vapor,centrant-nos en el R1234yf com a substitut directe a estudiar. Posteriorment, s'haefectuat una avaluació teòrica del comportament esperat d'aquest fluid en comparacióamb el refrigerant R134a. Finalment, s'ha realitzat una completa avaluació experimentaldel R1234yf com a fluid de substitució directa al R134aLa principal conclusió obtinguda en l'estudi teòric ha estat que el comportamentque R1234yf i R134a és molt similar, presentant el R1234yf reduccions en la potènciafrigorífica de l'ordre del 3% a l'11% respecte al R134a, temperatures de descàrrega d'un5% a un 12% inferiors al R134a i una eficiència frigorífica (EER) entre un 2% i un 11%inferior al R134a. Amb la introducció d'un intercanviador de reescalfamentsubrefredament (IRS), les diferències es redueixen significativament, igualant lespotències frigorífiques i l'EER per a una eficiència del IRS del 50%.Respecte a l'estudi experimental, s'ha validat el comportament esperat en l'estuditeòric. Al R1234yf, les potències frigorífiques obtingudes són entre un 5% i un 15%inferiors a les del R134a, les temperatures de descàrrega obtingudes d'un 3% a un 4%inferiors a les del R134a, i l'EER entre un 4% i un 11% inferiors al presentat pelrefrigerant R134a. Tal com s'ha estudiat en el cas teòric, es comprova experimentalmentque la introducció d'un IRS redueix aquestes diferències, especialment per taxes decompressió elevades. Aquesta reducció és considerablement més gran en el cas de lapotència frigorífica que en el de l'EER. En el cas del nostre banc d'assajos, en introduirun IRS amb una eficiència d'entre un 17% i un 25%, la diferència entre potènciafrigorífiques de tots dos refrigerants disminueix, i es queda en d'un 0% a un 8% superioren el R134a.
cambio climático; termodinámica; ingeniería y tecnología mecánicas; equipo de refrigeración
504 - Threats to the environment; 62 - Engineering. Technology in general
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
