Disseny i instal·lació d'un cicle de subrefredament mecànic per a la millora de l'eficiència energètica d'un clicle de CO2 transcrític

Abstract

Els cicles de refrigeració de CO2 transcrític no resulten completament eficients a altes temperatures. Estudis teòrics han demostrat que un cicle de subrefredament mecànic combinat al cicle transcrític pot augmentar el rendiment i la capacitat frigorífica. En aquest treball s’analitzen de manera experimental les millores energètiques per a un cicle de CO2 transcrític causades per un sistema de subrefredament mecànic. Aquestes millores són estudiades d’una manera teòrica, simulant el comportament del cicle, per després dimensionar i dissenyar la instal·lació que permeti realitzar els assajos adients. A més de l’estudi teòric, les possibles millores son analitzades per a un nivell d’evaporació de 0ºC i una temperatura ambient de 30ºC utilitzant R1234yf com refrigerant en el cicle de subrefredament. Els assajos experimentals mostren un increment del COP d’un 22,8% i de la capacitat frigorífica d’un 34,9%. Els resultats presenten també una reducció de la pressió òptima de treball, coincidint amb les simulacions teòriques prèvies. Finalment, l’estudi de viabilitat mostra l’interès d’aquesta aplicació per a temperatures ambient elevades, majors a 25 ºC

Transcritical CO2 refrigeration cycles are not efficient at high temperatures. Theoretical studies have shown that a mechanical subcooling cycle combined with the transcritical cycle can improve performance and refrigeration capacity. In this paper we analyze experimentally the energy improvements to the CO2 transcritical cycle caused by a mechanical subcooling system. These improvements are studied from a theoretical way, simulating the behavior of the cycle, for then sizing and design the cycle to realize the experimental evaluation. Besides the theoretical study, the improvements have been evaluated for one level of evaporation (0ºC) for environment temperature of 30ºC using R1234yf as refrigerant in the subcooling cycle. The results indicate an increase of COP of 22.8% and 34.9% of cooling capacity. It can also be observed a reduction in the optimal working pressure. Finally, the feasibility study confirms the interest of this application at high ambient temperatures, over 25 ° C.