Desarrollo de un banco de pruebas para células termoeléctricas, análisis de sistemas de disipación, y estudio teórico de viabilidad como dispositivos de subenfriamiento en equipos de refrigeración por compresión de vapor.
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemcomunitat-uji-handle:10234/158176
comunitat-uji-handle2:10234/71324
comunitat-uji-handle3:10234/114762
comunitat-uji-handle4:
TFG-TFMMetadatos
Título
Desarrollo de un banco de pruebas para células termoeléctricas, análisis de sistemas de disipación, y estudio teórico de viabilidad como dispositivos de subenfriamiento en equipos de refrigeración por compresión de vapor.Autoría
Tutor/Supervisor; Universidad.Departamento
Cabello López, Ramón; Sánchez García-Vacas, Daniel; Universitat Jaume I. Departament d'Enginyeria Mecànica i ConstruccióFecha de publicación
2020-10-26Editor
Universitat Jaume IResumen
Una de l as mayores problemáticas a l as que se ha tenido que enfrentar el ser humano
desde tiempos i nmemoriales, ha sido l a producción de frío. La fuerte dependencia de
fuentes naturales del mismo, l as l imitadas ... [+]
Una de l as mayores problemáticas a l as que se ha tenido que enfrentar el ser humano
desde tiempos i nmemoriales, ha sido l a producción de frío. La fuerte dependencia de
fuentes naturales del mismo, l as l imitadas posibilidades de acumulación, y l a temporal
disponibilidad de este recurso, l levaron a l a experimentación en producción de frío de
forma artificial, y ya en el siglo XVIII, se realizaron l os primeros modelos de máquinas de
producción d e f río artificial basadas e n l a evaporación d e f luidos.
Hoy en día, es i mposible i maginarse una vida sin equipos de producción de frío artificial,
ya sean para l a refrigeración del hogar, para l a conservación de alimentos, de
medicamentos, o i ncluso para l a refrigeración de centros de datos, donde se estima que
un 50% del consumo eléctrico se emplea para refrigerar el equipamiento [Koomey JG,
2008]. Con el crecimiento de l a población mundial y el consiguiente aumento de l a
demanda energética, se ha buscado crear dispositivos de producción de frío artificial
cada vez más eficientes, y es en este ámbito en el que l a termoelectricidad se presenta
como una i nteresante alternativa a l a hora de mejorar el rendimiento de algunos
equipos.
El presente trabajo, estudia l as características de l a célula Peltier, un dispositivo
termoeléctrico que se presenta muy prometedor debido a su prácticamente nulo
mantenimiento, su simplicidad de operación y su fácil regulación. Para ello, se han
realizado más de 100 ensayos en un banco que se ha diseñado específicamente para
adaptarse a l as células Peltier, en el cual, se ha montado uno de estos dispositivos j unto
con diferentes configuraciones de disipadores, con el fin de caracterizar cada conjunto
formado por el módulo termoeléctrico y el disipador, y con estos datos, se ha obtenido
un amplio mapa de valores que ha permitido conocer l os diferentes parámetros de
temperatura y consumo de l as células bajo una gran cantidad de regímenes de
operación.
Finalmente, se ha estudiado, de forma teórica, su viabilidad como dispositivos de
subenfriamiento en equipos de refrigeración de compresión de vapor con R32, l legando
a l a conclusión de que si bien, l a mejora en el rendimiento que se ha conseguido en este
estudio particular no es alta, aporta también otros beneficios como l a reducción del
caudal de refrigerante, dejando por tanto patente el potencial de estas tecnologías, y l a
necesidad de i nvertir en i nvestigación para l a mejora de l os mismos debido a l as
numerosas ventajas que a portan. [-]
Una de l es majors problemàtiques a l es quals s'ha hagut d'enfrontar l 'ésser humà des de
temps i mmemorials, ha estat l a producció de fred. La forta dependència de fonts naturals
d'aquest, l es l imitades possi ... [+]
Una de l es majors problemàtiques a l es quals s'ha hagut d'enfrontar l 'ésser humà des de
temps i mmemorials, ha estat l a producció de fred. La forta dependència de fonts naturals
d'aquest, l es l imitades possibilitats d'acumulació, i l a temporal disponibilitat d'aquest
recurs, van portar a l 'experimentació en producció de fred de manera artificial, i j a en el
segle XVIII, es van realitzar els primers models de màquines de producció de fred
artificial basades e n l 'evaporació d e fluids.
Avui dia, és i mpossible i maginar-se una vida sense equips de producció de fred artificial,
ja siguin per a l a refrigeració de l a l lar, per a l a conservació d'aliments, de medicaments,
o fins i tot per a l a refrigeració de centres de dades, on s'estima que un 50% del consum
elèctric s'empra per a refrigerar l 'equipament [Koomey JG, 2008]. Amb el creixement de
la població mundial i el consegüent augment de l a demanda energètica, s'ha buscat
crear dispositius de producció de fred artificial cada vegada més eficients, i és en aquest
àmbit en el qual l a termoelectricitat es presenta com una i nteressant alternativa a l 'hora
de millorar e l rendiment d'alguns e quips.
El present treball, estudia l es característiques de l a cèl·lula Peltier, un dispositiu
termoelèctric que es presenta molt prometedor a causa del seu pràcticament nul
manteniment, l a seva simplicitat d'operació i l a seva fàcil regulació. Per a això, s'han
realitzat més de 100 assajos en un banc que s'ha dissenyat especificament per a
adaptar-se a l es cèl·lules Peltier, en el qual, s'ha muntat un d'aquests dispositius
juntament amb diferents configuracions de dissipadors, amb l a finalitat de caracteritzar
cada conjunt format pel mòdul termoelèctric i el dissipador, i amb aquestes dades, s'ha
obtingut un ampli mapa de valors que ha permès conèixer els diferents paràmetres de
temperatura i c onsum d e l es cèl·lules sota una g ran q uantitat d e r ègims d'operació.
Finalment, s'ha estudiat, de manera teòrica, l a seva viabilitat com a dispositius de
subrefredament en equips de refrigeració de compressió de vapor amb R32, arribant a l a
conclusió que si bé, l a millora en el rendiment que s'ha aconseguit en aquest estudi
particular no és alta, aporta també altres beneficis com l a reducció del cabal de
refrigerant, deixant per tant palès el potencial d'aquestes tecnologies, i l a necessitat
d'invertir en recerca per a l a millora dels mateixos a causa dels nombrosos avantatges
que a porten. [-]
One of the biggest problems that humanity has had to face since ancient times, has been
the production of cold. The strong dependence on natural sources, the l imited
possibilities of accumulation, and the temporary ... [+]
One of the biggest problems that humanity has had to face since ancient times, has been
the production of cold. The strong dependence on natural sources, the l imited
possibilities of accumulation, and the temporary availability of this resource, l ed to
experimentation i n artificial cold production, and already i n the 18th century, the first
models of machines, capable of producing artificial cold based on the evaporation of
fluids, were released.
Today, i t i s i mpossible to i magine a l ife without equipment for the production of artificial
cold, either for home refrigeration, for preserving food, medicine, or even for cooling data
centers, where an estimated 50% of electricity consumption i s used to cool the
equipment [Koomey JG, 2008]. With the growth of the world population and the
consequent i ncrease i n energy demand, i t has been sought to create i ncreasingly
efficient artificial cold production devices, and i t i s i n this context, that thermoelectricity
presents i tself as an i nteresting alternative to i mprove the performance of some
equipment.
The present work studies the characteristics of the Peltier cell, a thermoelectric device
that i s very promising due to i ts practically zero maintenance, i ts simplicity of operation
and i ts easy regulation. For this, more than 100 tests have been carried out on a bench
that has been specifically designed to adapt to Peltier cells, i n which one of these
devices has been mounted together with different configurations of heatsinks, i n order to
characterize each set, that i ncludes the thermoelectric module and the heatsink, and with
these data, a wide map of values has been obtained. This map of values has made i t
possible to know the different parameters of temperature and consumption of the cells
under a l arge n umber of o perating r egimes.
Finally, their viability as subcooling devices i n vapor compression refrigeration equipment
with R32 has been theoretically studied, reaching the conclusion that although the
improvement i n performance that has been achieved i n this particular study i s not high, i t
also provides other benefits such as the reduction of the refrigerant flow, thus making
clear the potential of these technologies, and the need to i nvest i n research to i mprove
them due to the m any a dvantages they provide. [-]
Palabras clave / Materias
Descripción
Treball Final de Grau en Enginyeria en Tecnologies Industrials. Codi: ET1040. Curs acadèmic: 2019/2020
Tipo de documento
info:eu-repo/semantics/bachelorThesisDerechos de acceso
info:eu-repo/semantics/openAccess
Aparece en las colecciones
El ítem tiene asociados los siguientes ficheros de licencia: