Alternative refrigerant mixtures to Isobutane (R-600a): energy efficiency enhancement and flammability reduction

dc.contributor
Universitat Jaume I. Escola de Doctorat
cat
dc.contributor.author
Calleja-Anta, Daniel
dc.date.accessioned
2024-07-02T07:47:24Z
dc.date.available
2024-07-02T07:47:24Z
dc.date.issued
2024-06-25
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/10803/691571
dc.description
Compendi d'articles, Doctorat internacional
ca
dc.description.abstract
This doctoral thesis explores alternative refrigerant mixtures to isobutane (R-600a) for vapor compression refrigeration systems, aiming to improve energy efficiency and reduce flammability. Isobutane, widely used in Europe for domestic and low-capacity commercial refrigeration due to its low global warming potential (GWP) and good energy properties, is limited by its high flammability, restricting the maximum refrigerant charge and cooling capacity. This research identifies potential refrigerant blends that balance energy efficiency, volumetric capacity, low GWP, and flammability. A comprehensive thermodynamic analysis of 120 ternary blends of 10 refrigerants reveals promising mixtures such as R-1270/R-600, R-152a/R-600, R-1234yf/R-600, R-1234ze(E)/R-600, and R-290/R-600, which show significant increases in COP compared to R-600a. A new method created to theoretically predict the flammability class of new blends highlights the challenges in significantly reducing flammability by mixing hydrocarbons with less flammable refrigerants. Experimental tests on domestic and commercial refrigeration units demonstrate energy consumption savings with blends like R-1234yf/R-600a (7.5/92.5)%, R-1234ze(E)/R-600 (10.5/89.5)%, and R-290/R-600 (11/89)% in domestic units, and R-1234ze(E)/R-600 (8/92)% and R-152a/R-600 (8/92)% in commercial units. Optimal compositions for R-152a/R-600 and R-290/R-600 mixtures, tested on a specially constructed bench, show COP increases of 7.3% and 10.3%, respectively. The thesis concludes that certain binary blends can improve energy efficiency and maintain system compatibility but they cannot simultaneously achieve reduced flammability, increased efficiency, and low GWP.
ca
dc.format.extent
241 p.
ca
dc.language.iso
eng
ca
dc.publisher
Universitat Jaume I
dc.rights.license
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.
ca
dc.source
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subject
Refrigerant mixtures
ca
dc.subject
Energy efficiency
ca
dc.subject
Flammability reduction
ca
dc.subject
Vapor compression systems
ca
dc.subject
R-600a alternatives
ca
dc.subject.other
Ciències
ca
dc.title
Alternative refrigerant mixtures to Isobutane (R-600a): energy efficiency enhancement and flammability reduction
ca
dc.type
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.subject.udc
62
ca
dc.subject.udc
620
ca
dc.contributor.director
Llopis, Rodrigo
dc.contributor.director
Sánchez García-Vacas, Daniel
dc.contributor.tutor
Llopis, Rodrigo
dc.embargo.terms
cap
ca
dc.rights.accessLevel
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.identifier.doi
http://dx.doi.org/10.6035/14107.2024.598088
ca
dc.description.degree
Programa de Doctorat en Tecnologies Industrials i Materials


Documents

2024_Tesis_Calleja Anta_Daniel.pdf

7.672Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)