ÍNDICE GENERAL 1 -¿Qué es el CO 2 –Evolución … · También percusor en la utilización del...

Aplicación del CO2 Transcrítico

Burriana, 28 de Noviembre de 2015

Sesión IICO2 como Refrigerante

Grupo de Ingeniería Térmica

Sesión II - CO2 como Refrigerante

ÍNDICE GENERAL

1 - ¿Qué es el CO2?

2 – Evolución Histórica

3 – Campos de Aplicación

4 – Propiedades y Características

5 – Comparativa con otros Refrigerantes

1. ¿Qué es el CO2?

CO2 / Dióxido de Carbono / Anhídrido Carbónico / Gas Carbónico.

Es una sustancia natural formada por un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígenomediante dos enlaces covalentes: O=C=O.

Se trata de una sustancia incolora, inodora y no inflamable, que se genera como producto de larespiración en todos los organismos aerobios, como resultado de la fermentación de azúcares, yen cualquier proceso de combustión de madera, combustibles fósiles y carbohidratos.

Es uno de los gases que mayor importancia tiene en el denominado “Efecto Invernadero” junto alvapor de agua (H2O).

No tiene efecto sobre la capa de Ozono (PAO = 1).Cumple con lo establecido en el Protocolo de Montreal (1987)

Bajo efecto invernadero (PCA = 1 ó 0) encomparación con otras sustancias refrigerantes.


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2. Evolución Histórica

Orígenes

1648 - Jean-Baptiste van Helmont. Demuestra la existencia de un gas diferente del aire, obtenidoa través de la combustión de la madera. Denominó a dicho gas gas sylvestre.

1756 - Joseph Black. Prueba la existencia del dióxido de carbono en la atmósfera. Observó que elCO2 es un gas más denso que el aire y que en altas concentraciones no es capaz de sustentar lacombustión de una llama, ni vida animal.

1772 - Joseph Priestly. Publica el proceso de carbonatación artificial del agua, en la que se indicael método de producción de CO2 mediante el uso de ácido sulfúrico y tiza.

1834 - Adrien-Jean-Pierre Thilorier. Consigue licuar el CO2 por expansión simple, llegando inclusoa solidificarlo tras una segunda expansión (obteniendo hielo seco). Aunque esta experiencia no tuvo eco industrial, sirvió de guía a los desarrollos posteriores.

Jean-Baptistevan Helmont

Joseph Black Joseph Priestly Adrien-Jean-Pierre Thilorier


Precursores

1850 – Alexander Twining. Es el primero en proponer el uso del CO2 como fluido frigorígeno enuna patente suya.

1866 – Thaddeus S.C. Lowe. Adapta uno de los compresores de llenado de globos militares, paratrabajar con CO2 y obtener así hielo de forma artificial. Trabajó con ciclos abiertos para producirhielo, aunque planteó la posibilidad de trabajar con un ciclo de compresión cerrado (1867).

1882 – Carl Paul G. Linde (Carl von Linde). También percusor en la utilización del amoniaco comorefrigerante, diseñó en 1882 una máquina para F. Krupp. Sus descubrimientos y desarrollos, estánrelacionados con diversas áreas de conocimientos: criogenia, física, química e ingeniería.

1886 - Franz Windhausen. Obtiene la patente para el diseño y fabricación de compresores paraCO2. Estas máquinas fueron retomadas por la empresa J. & E. Hall Ltd. y mas tarde desarrolladaspor Everard Hesketh y Alexander Marcel. Estos compresores se desarrollaron y mejoraron hasta1950 básicamente para aplicaciones marítimas.

Alexander Twining Thaddeus S.C. Lowe Carl von Linde Franz Windhausen


Utilización masiva

A finales del siglo XIX, el dióxido de carbono fue empleado extensamente como refrigerante ennumerosas aplicaciones: almacenes frigoríficos, vitrinas, tiendas de comestibles, neveras, barcos,climatización de teatros, trenes y hospitales. La clave del éxito era la seguridad que presentabadicho refrigerante frente a otras sustancias empleadas en la época: amoniaco, dióxido de azufre…

El primer compresor que utilizó el CO2 en Europa fue construido por Linde en 1881, y su puestaen servicio se realizó en 1882. En 1890 se construyó el primer barco de transporte de carnecongelada equipado con un equipo de CO2.

El dióxido de carbono como fluido frigorígeno fue empleado especialmente en transporte marítimodurante el último período del siglo XIX y principios del XX. En 1915 existían hasta 29 fabricantesde compresores en el mercado europeo.


Sustitución (CFCs y HCFCs)

Al inicio de la década de 1930, las instalaciones frigoríficas desarrolladas eran más seguras yfiables, lo que supuso que el CO2 fuera sustituido por el amoniaco en instalaciones industriales deproducción de frío. En otros dominios como la refrigeración comercial o la climatización, el CO2 sereemplazó de forma paulatina por el R12 y otros refrigerantes artificiales tipo CFC y HCFC, debidoa que conservaban las mismas condiciones de seguridad con menores presiones de trabajo, ymayores niveles de eficiencia.

Los refrigerantes sintéticos CFC (cloro-fluoro-carbonos), fueron sintetizados en 1890 por FrédéricSwarts, aunque fue en 1928 cuando Thomas Midgley y sus colaboradores mejoraron el proceso.En 1930 General Motors y Dupont crearon la empresa Kinetic Cheminals para producir los CFC, ocomo comercialmente se le denominaría “freón”.

Refrigerantes en sistemas de transporte marítimo (Lloyds Register)

Thomas Midgley Jr.


Resurgimiento (Destrucción de la capa de Ozono y Calentamiento Global)

En 1956 se descubrió por primera vez un agujero en la capa de ozono y posteriormente, en el año1974 Frank S. Rowland y Mario J. Molina, vincularon las sustancias CFC y HCFC con el agujerode ozono. A raíz de este descubrimiento se firmó el Protocolo de Montreal en 1987, que establecela eliminación de todos los gases clorados que reducen la capa de ozono.

En principio se pensó en los refrigerantes HFC (hidro-fluoro-carbonos) como sustitutos de losCFC y HCFC, los cuales empezaron a distribuirse en el mercado a partir de la década de los 90.En esa época el tema del calentamiento global empezó a cobrar importancia, y en 1997 se firmóel Protocolo de Kioto, que actualmente está suscrito por 187 países exceptuando Canadá y EEUUÉste establece la reducción de emisiones de gases potenciales de efecto invernadero (elevadosvalores de PCA), entre los que se encuentran los HFC por sus enlaces carbono flúor.

1 3 3 4 124

675

14301774

2088 21382346

3143

3922 3985

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

PCA (

kg. CO

2 eq

uiv

alen

tes)


Resurgimiento (HFOs)

El impacto medioambiental causado por los refrigerantes HFC, ha provocado que en muchospaíses, especialmente en Europa, se haya restringido su uso mediante normativas (F-gas) y tasasimpositivas que grava el uso de estos gases fluorados en función de su PCA.

Ante este panorama, se perfilan dos familias de refrigerantes con reducido o nulo valor de GWP:

• Naturales: orgánicos (hidrocarburos, HCs) e inorgánicos (Amoniaco, Agua, Aire y CO2)

• Artificiales: HFCs con periodos de vida atmosféricos muy cortos y bajo PCA, como el R152a, ylos isómeros fluorados del propeno o HFOs (hidro-fluoro-olefinas).

El desarrollo de estos últimos es bastante reciente. El másconocido es el HFO-1234fy, creado para el aire acondicionadode vehículos en sustitución del HFC-134a y comercializado en2010 de la mano de Dupont. También está el HFO-1234ze(E),comercializado por Honneywell, destinado a aplicaciones derefrigeración comercial y doméstica. Provienen de la fluoraciónde olefinas, por lo que realmente son también compuestossintéticos del tipo HFC, sin embargo su PCA es muy bajo

Los HFOs son compuestos formados por una molécula muy compleja, cuyo comportamiento en la atmósfera y cuya toxicidadestán todavía siendo investigadas.


Resurgimiento (Gustav Lorentzen)

A finales de los años 80, el profesor Gustav Fredrik Lorentzen del Instituto de Tecnología Noruego(NTH), propone la reutilización del CO2 como refrigerante en aplicaciones de producción de calor(bombas de calor) y refrigeración (fundamentalmente en automoción).

A principios de los años 90 publica una serie de patentes centradas en mecanismos de control yregulación de ciclos transcríticos de CO2 (WO90/07683, WO93/06423, WO93/13370) que asientan lasbases de los sistemas de regulación transcríticos actuales. En el artículo publicado en 1993 contítulo “Revival of carbon dioxide as a refrigerant”, expone el siguiente razonamiento:

In the present situation it seems appropriate to avoid as far as possible the use in large quantities of substancesthat are foreign to nature and will unavoidably be lost into the biosphere. A much safer philosophy must be to revertto natural refrigerants: substances that are already present in our environment and which are known to be harmles.One such possibility is carbon dioxide (CO2), which comes very close to being the ideal working medium, providedthat a process to give competitive energy performance can be designed.

Actualmente grandes compañíascomo Coca Cola, Carrefour, Tesco,McDonalds, Carrier… entre otros,apuestan por la utilización derefrigerantes naturales entre loscuales destaca el CO2 por su bajoPCA y alta seguridad.


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3. Campos de Aplicación

Rango de Trabajo

El rango de trabajo del Dióxido de Carbono en los ciclos de compresión de vapor, viene marcadopor la zona bifásica líquido-vapor comprendida entre el punto triple y el punto crítico.

El punto triple en el diagrama de fases, es aquel en el que coexisten estado sólido, líquido ygaseoso. En el CO2 este punto corresponde a una presión de 5.18 bar y temperatura de -56.56 ºC

El punto crítico en el diagrama de fases, es aquel en líquido y gas poseen la misma densidad. Enel CO2 este punto corresponde a una presión de 73.77 bar y temperatura de 30.98 ºC

De acuerdo con el rango anterior, el CO2 puede serempleado en prácticamente todas las aplicacionesrelacionadas con de la producción artificial del frío:

• Climatización

• Refrigeración

• Congelación

El único campo en el cual no puede ser empleadoes la criogenia.


Transcrítico VS Subcrítico

El CO2 posee una temperatura crítica de solo 30.98 ºC, y una presión crítica de 73.77 bar. Frentea otros refrigerantes esto significa presiones de trabajo elevadas y posibilidad de trabajar en ciclotranscrítico.

20

35

50

65

80

95

110

125

140

R717 R744 R290 R134a R407C R410A R1234yf R404A R507A R600a

Presión (bar) / Temperatura (ºC)

Presión Crítica

Temperatura Crítica

• Deseable:

Tcond / Tcrítica

Pcond / Pcrítica

Climatización / Enfriadoras de agua Refrigeración


Transcrítico VS Subcrítico

Debido a su baja temperatura crítica, el CO2 puede operar según dos ciclos de trabajo diferentes:

• Ciclo Subcrítico: ciclo convencional en instalaciones de compresión de vapor, donde se cedecalor al foco caliente aprovechando el calor latente de condensación. La temperatura decondensación es inferior a la temperatura crítica.

• Ciclo Transcrítico: no existe condensación, ya que se cede calor al foco caliente a un niveltérmico superior a la temperatura crítica (30.98 ºC). En estas condiciones el calor se cede porenfriamiento de un gas denso denominado “fluido supercrítico”.

Transcrítico:

- Tamb: 35ºC

- PHP: 100 bar

- Teva: -10ºC

Subcrítico:

- Tamb: 25ºC

- Pcond: 64.3 bar

- Teva: -10ºC


Transcrítico VS Subcrítico (Desacoplamiento presión – temperatura)

En condiciones supecríticas no existe condensación, por lo que el intercambiador encargado dedisipar el calor del ciclo frigorífico se denomina “gas-cooler”, ya que enfría un gas supercrítico.

Puesto que no existe condensación, presión y temperatura son dos variables independientes.

Los elevados coeficientes de transferencia de calor en la región supercrítica, permiten eficienciasen el gas-cooler próximas al 100%, lo que significa que la temperatura de salida del refrigerante,coindice con la del medio empleado para disipar (aire o agua).

T2 T1 T3

P1

P2

Pcrit: 73.77 bar


Aplicaciones (Ciclo Supercrítico)

• Aire acondicionado de automóviles.

• Bomba de calor para calentamiento de agua a nivel residencial e industrial.

• Bomba de calor para climatización residencial.

• Enfriadoras de agua para aplicaciones residenciales e industriales.

• Transporte refrigerado.

• Refrigeración comercial.

• Bomba de calor para secado de ropa a nivel residencial y comercial.

• Enfriadores de bebidas y vitrinas para helados.

Gas-cooler

Evaporador

CICLO CO2

CAMARA

Gas-cooler

Evaporador

CICLO CO2

CAMARA


Aplicaciones (Ciclo Subcrítico)

• Refrigerante primario (baja temperatura) en instalaciones de compresión multietapa tipo cascada, utilizando otros refrigerantes como en el ciclo de alta temperatura.

• Fluido secundario CO2.

Condensador

Evaporador

CICLO HFC ó NH3

CAMARA

LAZO CO2

Evaporador

CICLO CO2

CAMARA

Condensador

CICLO HFC ó NH3

R445A

R744 (6%) + R134a (9%) + R1234ze(E) (85%)

A2L ‐29.42ºC @ 1 bar


ÍNDICE GENERAL






4. Propiedades y Características

Características Generales

Sustancia natural. Compatible medioambientalmente. Presente en el aire en una concentración deaproximadamente 0.04% en volumen.

Nulo potencial de destrucción de la capa de Ozono (PAO = 0).

Potencial de calentamiento atmosférico (PCA) nulo o igual a la unidad dependiendo su origen. Sise genera, se asocia PCA = 1. Si se captura de la atmósfera o se obtiene de la combustión debiocombustibles

Peso molecular superior al del aire (44 gr/mol frente a 28.8 gr/mol)

Clasificación de seguridad A1 según el Estándar 34 de ASHRAE, y A1 (Alta seguridad) según elReglamento de Seguridad de Instalaciones Frigoríficas. Es decir, no es inflamable ni tóxico en elsentido clásico. Aunque concentración permitida en aire es inferior a la de los refrigerantes HFC,es necesario la utilización de detectores de CO2 en recintos cerrados y de sistemas de ventilacióncuando la carga de CO2 respecto al volumen del local supere los 0.07 kg/m3.

El CO2 se genera a nivel industrial como subproducto en la fabricación del NH3 y del H2, aunquetambién puede obtenerse como subproducto de la combustión de combustibles fósiles, en losprocesos de fermentación de azúcares y bebidas alcohólicas o en la descomposición del CaCO3

(carbonato cálcico) para obtener óxido de calcio. En todos estos casos el CO2 es generado y suGWP es la unidad.


Diagrama log(P)-h


Presiones de Trabajo (Condensación y Evaporación)

Debido a su baja temperatura crítica y al elevado valor de la presión critica, el CO2 trabaja conniveles de presión más elevados que el resto de refrigerantes (Tcond: 30.9 ºC, Teva: -20 ºC)

14.61 14.9419.34

13.91 11.51 13.167.90 7.08

11.99

73.64

4.1511.03 8.03

12.20

0

20

40

60

80

100

R404A R507A R410A R407C R417A R422D R134a R152a R717 R744 R600a R290 R1234yf R22

Pcondensación(bar)

3.07 3.15 4.012.80 2.28 2.70

1.33 1.21 1.90

19.70

0.722.45

1.512.45

0

4

8

12

16

20

24

Pevap

oración(bar)

Presión crítica: 73,77 bar


Presiones de Trabajo (Robustez Equipos)

Las elevadas presiones de trabajo a las cuales puede operar los ciclos frigoríficos que empleanCO2 como refrigerante, suponen un verdadero reto tecnológico en cuanto al diseño y fabricaciónde componentes se refiere.

En condiciones transcríticas se pueden alcanzar presiones superiores a los 110 bar

Espesor de pared: 8 mm acero


Presiones de Trabajo (Caídas de Presión)

A pesar de sus altas presiones de trabajo, la pendiente de la curva Presión VS Temperatura, esmucho menor que el resto de refrigerantes. Esto significa que el cambio de temperaturas debido apérdidas de presión en evaporación, es mucho menor.

Ejemplo: para una P = 1 kPa a 0ºC T = 0.01 ºC [CO2] T = 0.1 ºC [R134a]

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

‐60 ‐40 ‐20 0 20 40 60 80 100 120 140

dT/dP (K/kPa)

Temperatura de Vapor saturado (ºC)

CO2

R410A

R404A

NH3

R407CR22

R290 R134a

R600a


Calor Latente

El Dióxido de Carbono presenta un calor latente () equiparable al resto de refrigerantes HFCs einferior a los hidrocarburos como R290 o R600a (HCs) o el amoniaco, entre otros.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

R717 R744 R290 R134a R407C R410A R1234yf

Calor Latente Evaporación (kJ/kg)

R404A R507A R600a R744

Climatización / Enfriadoras de agua (0 ºC) Refrigeración (-20 ºC)

1262

,24

kJ/k

g

Deseable: mayor calor latente posible


Producción Frigorífica Volumétrica

La Producción Frigorífica Volumétrica (qo), representa la cantidad de energía que el refrigerantepuede absorber por unidad de volumen (kJ/m3). Se obtiene como el cociente entre el calor latentede evaporación, y el volumen específico de aspiración. Condiciona el tamaño del compresor.

500

3500

6500

9500

12500

15500

18500

21500

24500

R717 R744 R290 R134a R407C R410A R1234yf

Producción Frigorífica Volumétrica (kJ/m

3)

500

3500

6500

9500

12500

15500

18500

21500

24500

R404A R507A R600a R744

Climatización / Enfriadoras de agua (0 ºC) Refrigeración (-20 ºC)

Deseable: alta producción frigorífica específica se reduce el tamaño del compresor


Producción Frigorífica Volumétrica (Cilindrada del Compresor)

La elevada producción frigorífica del CO2, reduce notable la cilindrada del compresor, lo quefavorece a las elevadas presiones de trabajo a las cuales tiene que operar éste.

Ejemplo:

• Potencia frigorífica: 5 kW

• Temperatura condensación: 45 ºC

• Temperatura evaporación: -25 ºC

• Recalentamiento útil: 5 ºC

• Velocidad de Giro: 1450 rpm (50Hz)

• Número de pistones: 4

• Carrera: 45 mm

RefrigeranteVg

(m3/h)Vg/VgCO2

(mm)

R22 (HCFC) 16,73 4,67 36,88R134a (HFC) 32,66 9,12 51,53R404A (HFC) 17,92 5,01 38,17R427A (HFC) 23,13 6,46 43,37R600a (HC) 59,03 16,49 69,28

R717 17,68 4,94 37,91R744 3,58 1,00 17,06

13579

1113151719

R22 R507A R717 R404A R422A R427A R134a R600a

Vg /

Vg C

O2

R600a

R134a

R404A

R744


Producción Frigorífica Volumétrica (Cilindrada del Compresor)

• Hermético SANDEM SHR07

• 0,7 cm3/rev (equivalente en R134a: 3,54 cm3)

• Potencia frigorífica: 200 W

• Potencia consumida: 150 W

• Semihermético DORIN CD150M

• 6,4 cm3/rev (por pistón)

• Potencia frigorífica: 2500 W

• Potencia consumida: 1500 W


Punto Normal de Ebullición (NBP)

También conocido como “Normal Boiling Point” (NBP), representa la temperatura de evaporacióna presión atmosférica (1 atm ~ 1.013bar). Indica cuál es la mínima temperatura a la que se puedetrabajar en la instalación con presiones superiores al valor atmosférico.

-33.59

-78.62

-42.41

-26.36

-36.90

-51.62

-29.78

-45.74 -47.01

-12.08

‐90

‐80

‐70

‐60

‐50

‐40

‐30

‐20

‐10

0

R717 R744 R290 R134a R407C R410A R1234yf R404A R507A R600a

Temperatura evaporación (ºC)

Una expansión brusca de CO2 desde condiciones

de líquido hasta presión atmosférica, supone una

expansión por debajo del punto triple, obteniénd

ose como resultado hielo seco

¡¡ Importante en válvulas de seguridad !! Se debe

de evitar que circule líquido a través de ella


Región Pseudocrítica

En las proximidades del punto crítico (30.98 ºC y 73.77 bar), se produce un cambio brusco en laspropiedades termofísicas del Dióxido de Carbono que afecta directamente a los coeficientes detransferencia de calor aumentándolos.

La región pseudocrítica está marcada por la temperatura pseudocrítica que es la temperatura a lacual el calor específico isobárico (cp) alcanza un máximo. De acuerdo con la expresión de J. Yanget al. (2006), la temperatura pseudocrítica depende de la presión (P) y es válida de 7.5 a 14 MPa.

1

3

5

7

9

11

13

15

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Cp (kJ/Kg∙K)

Temperatura (ºC)

115 bar

105 bar

95 bar

85 bar

75 bar

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Conductividad

Térm

ica (W

/m∙K)

Temperatura (ºC)

115 bar

105 bar

95 bar

85 bar

75 bar

Región pseudocrítca


Región Pseudocrítica

Los altos valores del coeficiente de transferencia de calor en la región pseudocrítica, mejoran latransferencia de calor en el gas-cooler, consiguiéndose altos niveles de eficiencia térmica (~95%).

Las consecuencias directas de esta propiedad son:

• Reducción del tamaño de los intercambiadores (intercambiadores más compactos)

Reduce el peso de las instalaciones

Favorece a las altas presiones de trabajo

• Temperatura de salida de refrigerante ~ Temperatura de entrada del agua.


Condensación

Cuando la temperatura de disipación lo permite, es posible trabajar en régimen subcrítico. Si elintercambiador de disipación está dimensionado para poder trabajar como condensador (disponede mayor superficie de intercambio), se puede conseguir un aumento de COP trabajando enrégimen subcrítico. Si no tiene suficiente superficie de intercambio, y por tanto la instalación no escapaz de condensar todo el fluido, trabajar en transcrítico o subcrítico dependerá de la instalación.

Si una instalación se diseña para trabajar en ciclo supercrítico, debe contemplarse la posibilidad de

que pueda trabajar en condiciones subcríticas ¡¡IMPORTANTE!!


Presión Óptima

Es aquella presión de la zona de disipación de calor, que permite alcanzar el máximo COP en lainstalación. La Presión óptima depende fundamentalmente:

• Temperatura del fluido secundario empleado para disipar calor

• Nivel de evaporación

• Instalación eficiencia intercambiadores, sistema de expansión, masa de refrigerante…

Existe otra presión “óptima” diferente que permite maximizar la potencia frigorífica generada.

Lo ideal es trabajar entre ambas presiones óptimas: óptima de COP y óptima de potencia.

evoGC,4oGC,32

ev2ev10opt TTaTaTaTaaP

a0 1,798552389 a3 2,414219523

a1 0,075697819 a4 ‐0,005743619

a2 ‐0,000302402

ParámetroRango de Validez

Min Max

TO (ºC) ‐18.0 2.0

TGC,o (ºC) 31.0 45.0

POPT (bar) 75.6 114.1

Error Máximo 0,48 bar


Presión Óptima (Concepto Gráfico)

ΔqO 1

ΔqO 2

Δw1

Δw2

C

O

C

O

w

q

P

QCOP

21 COPCOP


Presión Óptima (Otras Expresiones)

C

K2212.0T0.051631

C

K48.105T0.026058.7946

T

C

K1606.0T0.05381

C

K072.3T0.13042.7572

P

O

O

GCo

O

O

OPT

O

GCISO P

PKCη

El rango de ajuste de las expresiones anteriores es de -10 a 20 ºC para la temperatura de evaporación (TO) y de 30 a 60 ºC para la TGCo

Liao [3]

2GCoOGCoOPT T002.0T17.0T256.29.4P

El rango de validez de la misma comprende una temperatura de evaporación de -10 a 10 ºC, con temperaturas de salida de gas-cooler entre 30 y 50 ºC.

Sarkar et al. [4]

54.7T6.2P GCoOPT

El rango de validez de esta expresión comprende una temperatura de salida de gas-cooler desde 35 hasta 50 ºC.

Kauf F. [5]

929.1T2304.0P AmbOPT

7126.7T0.028866-T-0.0015269TT Amb2

AmbAmbGCo

El rango de validez de la expresión (IV.32) comprende una temperatura ambiente de 30 a 50 ºC, para una temperatura de evaporación constante de 5.3 ºC

Chen Y. et al.

[6]


Presión Óptima (Comparativa)


Sensibilidad a Recalentamientos

Actualmente, salvo los compresores de coches, todos los compresores para CO2 son herméticoso semiherméticos debido a las elevadas presiones de trabajo

Ambos tipos de compresores introducen un recalentamiento no despreciable en el refrigerante porenfriamiento del devanado eléctrico. El efecto de dicho recalentamiento es más pronunciado en elcaso del CO2 frente a otros refrigerantes.



La sensibilidad al recalentamiento afecta al trabajo específico de compresión (ws) y al caudalmásico de refrigerante (mref), de forma que un aumento del recalentamiento menos útil antes de lacompresión, penaliza el COP y la potencia frigorífica de la instalacion rediseño de compresores

ElecMecISO

sC ηηη

wmP

Asp

s

ElecMecISO

GVC v

w

ηηη

VηP




ÍNDICE GENERAL






5. Comparativa CO2 VS Otros

RefrigeranteNivel Segu

ridadPCA PAO

P.cond(bar)

P.eva(bar)

Q.calor(kW)

W.elec(kW)

T.dis(ºC)

Vg(m3/h)

Vg/VgCO2 COP

R22 (HCFC) A1 1700 0,05 17,29 2,01 7,02 2,57 99,90 16,73 4,67 1,95R134a (HFC) A1 1430 0 11,60 1,06 7,09 2,78 73,32 32,66 9,12 1,80R404A (HFC) A1 3922 0 20,59 2,48 7,03 3,01 65,42 17,92 5,01 1,66R507A (HFC) A1 3985 0 21,04 2,60 6,99 3,00 64,05 17,31 4,84 1,67R422A (HFC) A1 2729 0 20,92 2,37 7,15 3,27 61,45 20,12 5,62 1,53R427A (HFC) A1 2138 0 18,92 1,70 7,44 3,20 87,96 23,13 6,46 1,56R600a (HC) A3 3 0 6,04 0,58 6,98 2,68 58,08 59,03 16,49 1,87

R717 B2 0 0 17,83 1,51 7,33 2,73 >169 17,68 4,94 1,83R744 A1 1 0 105,00 16,83 8,25 4,17 131,42 3,58 1,00 1,20

• Potencia frigorífica: 5 kW

• Temperatura condensación: 45 ºC

• Temperatura evaporación: -25 ºC

• Recalentamiento útil: 5 ºC

• Grado de subenfriamiento: 5 ºC

• Compresor Abierto ȠV ~ 1 - 0.02·t

• Rendimiento mecánico: 0,9

0.95

1.05

1.15

1.25

85 90 95 100 105 110 115 120 125 130

CO

P

Presión (bar)

Aplicación del CO2 Transcrítico

Burriana, 28 de Noviembre de 2015

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Grupo de Ingeniería Térmica

ÍNDICE GENERAL 1 -¿Qué es el CO 2 –Evolución … · También percusor en la utilización del...

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