Búsqueda de fluidos de trabajo alternativos de bajo potencial calentamiento atmosférico para uso en Ciclos Orgánico Rankine de baja temperatura y pequeña potencia. Análisis de HCFO-1224yd(Z) como potencial candidato

Abstract

Esta tesis se centra en encontrar un fluido de bajo potencial calentamiento atmosférico (PCA) capaz de trabajar en instalaciones ORC de pequeña escala y baja temperatura previamente diseñadas para el uso de HFC-245fa. Para ello, además de revisar el estado en el que se encuentra esta tecnología, se realiza un estudio teórico y experimental. El estudio teórico compara el comportamiento del HFC-245fa con el de sus principales alternativas de bajo PCA: HCFO-1224yd(Z), HFO-1336mzz(Z), HCFO-1233zd(E), HFO-1234ze(Z), HFO-1336mzz(E) y R-514-A. Debido a sus similares resultados en cuanto a potencia y eficiencias y a su similar tamaño de expansor, el HCFO-1224yd(Z) destaca como principal candidato. Por ello, el HCFO-1224yd(Z) se prueba experimentalmente en dos instalaciones diferentes. Se obtienen unos resultados muy similares en cuanto a eficiencia neta pero una potencia neta menor a la del fluido de referencia, no obstante, ésta sería susceptible de mejora mediante pequeñas modificaciones en el ciclo.

The present thesis proposes finding a low global warming potential fluid suitable to work in small-scale, low-temperature organic Rankine cicles, previously designed for using HFC-245fa. The theoretical study shows how HCFO-1224yd(Z) stands out as the main candidate to substitute the HFC-245fa, due to its similar results in terms of power, efficiencies, and volumetric flow at the expander inlet. The experimental analysis proves the suitability of using HCFO-1224yd(Z) as a direct replacement. Besides offering a net power lower compare with the reference fluid, it offers very similar results in terms of net efficiency. For certain operating points, when the temperature of the heat source is high, the HCFO-1224yd(Z) offers higher net efficiency. In addition, the results obtained could be even improve with small cycle modifications.