Efectos de irreversibilidades en el dimensionamiento de eyectores para sistemas de climatización por termocompresión

Este proyecto de investigación se enfoca en el estudio de un sistema alternativo de climatización con irreversibilidades, donde se reemplaza el compresor de un sistema de climatización convencional por un grupo termocompresor, donde el eyector supersónico es el núcleo del sistema. En el desarrollo d...

Full description

Autores:: Morales Gómez, María Nathalia

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2015

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	Este proyecto de investigación se enfoca en el estudio de un sistema alternativo de climatización con irreversibilidades, donde se reemplaza el compresor de un sistema de climatización convencional por un grupo termocompresor, donde el eyector supersónico es el núcleo del sistema. En el desarrollo del proyecto inicialmente se evalúan fluidos refrigerantes convencionales y no convencionales por medio de modelos matemáticos, donde se presentan todos los estados termodinámicos y condiciones de funcionamiento del sistema de climatización alternativo. Modelos matemáticos que fueron validados mediante comparación con datos de literatura citada, que a su vez fue usada como base para el desarrollo de ciertas etapas del proyecto. Adicionalmente, se realizó análisis exergético del sistema. Se diseñó y construyó el prototipo de un eyector supersónico para el fluido refrigerante que mejor comportamiento tuvo frente a los demás, en este caso el R717 (Amoniaco). Las pruebas fueron realizadas con aire bajo condiciones de geometría fija, se hizo análisis de sensibilidad con el objeto de comparar los valores de presión obtenidos en el modelo matemático y las pruebas del prototipo.
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En el desarrollo del proyecto inicialmente se evalúan fluidos refrigerantes convencionales y no convencionales por medio de modelos matemáticos, donde se presentan todos los estados termodinámicos y condiciones de funcionamiento del sistema de climatización alternativo. Modelos matemáticos que fueron validados mediante comparación con datos de literatura citada, que a su vez fue usada como base para el desarrollo de ciertas etapas del proyecto. Adicionalmente, se realizó análisis exergético del sistema. Se diseñó y construyó el prototipo de un eyector supersónico para el fluido refrigerante que mejor comportamiento tuvo frente a los demás, en este caso el R717 (Amoniaco). Las pruebas fueron realizadas con aire bajo condiciones de geometría fija, se hizo análisis de sensibilidad con el objeto de comparar los valores de presión obtenidos en el modelo matemático y las pruebas del prototipo.INTRODUCCIÓN 17 EYECTORES 17 ESTUDIOS A SISTEMAS ALTERNATIVOS DE CLIMATIZACIÓN CON EYECTORES 19 RECUPERACIÓN DE CALOR (GENERADOR) 20 1. MARCO TEÓRICO 22 1.1 CLIMATIZACIÓN Y REFRIGERACIÓN 22 1.2 CICLO DE CLIMATIZACIÓN 23 1.3 FLUIDO DE TRABAJO 24 1.4 SISTEMA CONVENCIONAL DE CLIMATIZACIÓN POR COMPRESIÓN MECÁNICA DE VAPOR 25 1.5 SISTEMA ALTERNATIVO DE CLIMATIZACIÓN CON EYECTOR COMO FUENTE DE COMPRESIÓN 27 1.5.1 Fuente de compresión: Eyector 28 1.6 ANÁLISIS DE FLUJOS COMPRESIBLES A TRAVÉS DE TOBERAS Y DIFUSORES 30 1.6.1 Velocidad del sonido y número de Mach 30 1.6.2 Toberas y difusores. 31 1.6.3 Ondas de choque y ondas de expansión 32 1.7 RECUPERACIÓN DE CALOR 32 1.7.1 Recuperación directa de calor. 33 1.7.2 Recuperación indirecta de calor. 33 1.8 EXERGÍA 33 1.8.1 Exergía destruida 35 1.8.2 Rendimiento exergético 35 2. MODELO MATEMÁTICO 36 2.1 DESCRIPCIÓN DEL MODELO 36 2.1.1 Relaciones basadas en ecuaciones de conservación 37 2.2 EXERGÍA 43 2.2.1 Exergía destruida 44 2.2.2 Rendimiento exergético. 45 2.3 PROCEDIMIENTO PARA LA SOLUCIÓN DEL MODELO 45 2.4 VALIDACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO 46 3. ESTUDIO COMPARATIVO CON DIFERENTES REFRIGERANTES Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 52 3.1 FLUIDO DE TRABAJO 52 3.1.1 Refrigerantes de estudio. 52 3.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS 54 4. DIMENSIONAMIENTO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DEL PROTOTIPO 63 4.1 DIMENSIONAMIENTO Y DISEÑO DE EYECTOR 63 4.1.1 Cámara de succión 64 4.1.2 Tobera laval 66 4.1.3 Garganta, difusor y cámara de salida 68 4.2 CONSTRUCCIÓN DEL EYECTOR Y PRUEBAS 69 4.2.1 Base de eyector supersónico. 70 5. CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS 71 BIBLIOGRAFÍA 72PregradoThis research project focuses on the study of an alternative air conditioning system with irreversibilities, where the compressor of a conventional air conditioning system is replaced by a thermocompressor group, where the supersonic ejector is the core of the system. In the development of the project, conventional and unconventional refrigerant fluids are initially evaluated by means of mathematical models, where all the thermodynamic states and operating conditions of the alternative air conditioning system are presented. Mathematical models that were validated by comparison with data from the cited literature, which in turn was used as a basis for the development of certain stages of the project. Additionally, exergetic analysis of the system was carried out. The prototype of a supersonic ejector for the refrigerant fluid that performed better than the others was designed and built, in this case R717 (Ammonia). The tests were carried out with air under fixed geometry conditions, sensitivity analysis was carried out in order to compare the pressure values obtained in the mathematical model and the prototype tests.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEfectos de irreversibilidades en el dimensionamiento de eyectores para sistemas de climatización por termocompresiónEffects of irreversibilities in the dimensioning of ejectors for HVAC systemsIngeniero en EnergíaBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPThermal energyAir conditioningEnergy engineeringInvestigationsNew technologiesPerformanceInnovationResearchEnergía térmicaAire acondicionadoIngeniería en energíaInvestigacionesNuevas tecnologíasRendimientoInnovaciónInvestigaciónMorales Gómez, María Nathalia (2015). Efectos de irreversibilidades en el dimensionamiento de eyectores para sistemas de climatización por termocompresión. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABMIGUEL ÁNGEL RODRÍGUEZ CAMACHO. Sistema alternativo de climatización con eyector. Universidad Autónoma de Bucaramanga. Programa de Ingeniería en Energía. Bucaramanga, Colombia. 2013.Equirepsa S.A., Empresa de ingeniería especializada colombiana. http://www.equirepsa.com/productos/eyectores/eyector-termocompresor/Schutte & Koerting. http://www.s-k.com/MARK J. BERGANDER. Refrigeration Cycle with Two-Phase Condensing Ejector. Magnetic Development. Madison. USAH.E. GONZALEZ BRAVO, R. DORANTES RODRIGUEZ, J. HERNÁNDEZ GUTIÉRREZ, R. BEST Y BROWN, R. ROMÁN ÁGUILA, H. TORRES PEÑA. State of Art of Simple and Hybrid Jet Compression Refrigeration Systems and the Working Fluid Influence. Energy Department, Universidad Autónoma Metropolitana- Azcapotzalco, Av. San Pablo No. 180, Col. Reynosa Tamaulipas. México D.F. México. Refrigeration and Heat Pumps Group, Centro de Investigación en Energía, Universidad Nacional Autónoma de México. Morelos. Mexico. 2012.DA-WEN SUN. Comparative Study of the Performance of an Ejector Refrigeration Cycle Operating with Various Refrigerants. Department of Agricultural and Food Engineering. University College Dublin. National University of Ireland. Earls fort Terrace. Dublin. Ireland. 1999.Sistemas de recuperación de calor. Disponible en: http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-de-tecnologias/sistemas-de-recup- de-calor-aprovechamiento-de-calor-residualARIEL RAMÍREZ FONSECA. Acondicionamiento de Aire Con un Ciclo de Refrigeración Por Absorción Aprovechando los Gases de Escape de Una Turbina de Gas. Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. México, D. F. 2006.Optimization of a High-Efficiency Jet Ejector by Computational Fluid Dynamics Software. (May 2005). Somsak Watanawanavet, B.S., Chulalongkorn University Co- Chairs of Advisory Committee: Dr. Mark T. Holtzapple, Dr. Charles J. Glover.YUNUS A. CENGEL, MICHAEL A. BOLES. Termodinámica, Quinta Edición. Mc Graw Hill. 2009.Optimization of a high-efficiency jet ejector by computational fluid dynamics software. Somsak Watanawanavet. Texas A&M University. Texas. USA. 2005.ABDELOUAHID DAHMANI, ZINE AIDOUN, NICOLAS GALANIS. Optimum Design of Ejector Refrigeration Systems with Environmentally Benign Fluids. Génie Mécanique. Université de Sherbrooke. Sherbrooke. Canada. Canmet ENERGY. Natural Ressources Canada. Varennes. Canadá. 2011.HUMBERTO VIDAL, SERGIO COLLE. Simulación Horaria de un Sistema de Refrigeración Combinado Eyector-Compresión de Vapor asistido por Energía Solar y Gas Natural. Revista chilena de ingeniería. Vol 17 Nº 1. pp. 68-75. 2009.B.J. HUANG, J.M. CHANG. Empirical correlation for ejector design. Department of Mechanical Engineering. National Taiwan University. Taipéi. Taiwán. 1998.Eyectores. Disponible en: http://www.geape.es/gpees/cmsdoc.nsf/WebDoc/webb7zdpnnCOMISIÓN NACIONAL PARA EL AHORRO DE ENERGÍA. Recuperación de Calor de Proceso. Dirección de Enlace y Programas Regionales. Secretaria de Energía. México D.F. México. 2007.WIMOLSIRI PRIDASAWAS, PER LUNDQVIST. An exergy analysis of a solar- driven ejector refrigeration system. Department of Energy Technology, Royal Institute of Technology. Stockholm. Sweden. 2004.HISHAM EL-DESSOUKY, HISHAM ETTOUNEY, IMAD ALATIQI, GHADA AL- NUWAIBIT. Evaluation of Steam Jet Ejectors. Department of Chemical Engineering. College of Engineering and Petroleum, Kuwait University. 2001.The influence of ejector component efficiencies on performance of Ejector Expander Refrigeration Cycle and exergy analysis. H. Kursad Ersoy and Nagihan Bilir. Department of Mechanical Engineering, Alaeddin Keykubad Campus 42250, Konya, Turkey.ALEJANDRO GUTIÉRREZ ORTIZ, NOEL LEÓN ROVIRA. Desarrollo de un Sistema de Refrigeración Solar con Eyector como Termo-Compresor. 6º Congreso Iberoamericano de Innovación Tecnológica. Querétaro. 2011.ORIGINAL2015_Tesis_Morales_Gomez_Maria_Nathalia.pdf2015_Tesis_Morales_Gomez_Maria_Nathalia.pdfTesisapplication/pdf2099813https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1444/1/2015_Tesis_Morales_Gomez_Maria_Nathalia.pdf764264708a954f63d3de82e33e1892e8MD51open accessTHUMBNAIL2015_Tesis_Morales_Gomez_Maria_Nathalia.pdf.jpg2015_Tesis_Morales_Gomez_Maria_Nathalia.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5979https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1444/2/2015_Tesis_Morales_Gomez_Maria_Nathalia.pdf.jpga815baac23a41eb08d71091a85de99b8MD52open access20.500.12749/1444oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/14442024-01-21 11:23:10.829open accessRepositorio Institucional \| Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co

Efectos de irreversibilidades en el dimensionamiento de eyectores para sistemas de climatización por termocompresión

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