Evaluación experimental del comportamiento del refrigerante R134a utilizado como fluido de trabajo en un colector/evaporador de placa plana de 0.08 m2.

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Title: Evaluación experimental del comportamiento del refrigerante R134a utilizado como fluido de trabajo en un colector/evaporador de placa plana de 0.08 m2.
Authors: Aguirre Aguirre, Alexander Wladimir
Cuji Gualotuña, Oswaldo David
Advisor: Quitiaquez Sarzosa, William Giovanny
Abstract: This project presents the results of the experimental evaluation of the behavior of refrigerant R134a and R600a, used as working fluids in a collector/evaporator of flat copper plate, of a direct expansion heat pump, assisted by solar energy. The collector/evaporator and condenser components were designed as part of a prototype, whose objective was to reduce the effective occupation area of the collector/evaporator, according to the specifications of the compressor. With the methodology used, a series configuration was proposed and an optimum area of 0.08 m2 was obtained. On the other hand, the heat pump consists of a variable speed compressor from 1200 to 3000 rpm, as well as an expansion valve electronic, which allows to control the passage of refrigerant to the system. An automated monitoring system of 20 thermocouples was installed on the surface of the collector/evaporator, obtaining real-time data on the behavior of the collector pipe with solar radiation. The COP of the pump was established by measuring the temperature rise in 5 kg of drinking water, due to the heat transfer from the condenser. The environmental conditions were measured with the help of a calibrated weather station that validates the results and the data processing was carried out in the SITRAD program. From this, information and results of the properties of the refrigerant both R134a and R600a were obtained. As well as the influence of environmental conditions on the system. The first tests were performed with refrigerant R134a, but due to the high global warming potential (GWP) of 1300, a transition was made to R600a refrigerant, since the latter has a global warming potential (GWP) of 3. The main results of this investigation were, the maximum water temperature reached with R 134a was 40.2 ° C in a span of 45 minutes and for refrigerant R600a it was 55 ° C in a lapse of 75 minutes. On the other hand, it was established that in addition to the incidence of solar radiation, the main variable that affects the operation of the heat pump is wind speed and the position of the evaporator collector. Finally, a comparative study of the properties of the two refrigerants was proposed and a fully installed equipment is left for future research.
Translated abstract: El presente proyecto presenta los resultados de la evaluación experimental, del comportamiento del refrigerante R134a y R600a, utilizados como fluidos de trabajo en un colector/evaporador de placa plana de cobre, de una bomba de calor de expansión directa, asistida por energía solar. Los componentes colector/evaporador y condensador fueron diseñados como parte de un prototipo, cuyo objetivo fue reducir el área efectiva de ocupación del colector/evaporador, en función de las especificaciones del compresor. Con la metodología utilizada, se planteó una configuración en serie y se obtuvo como resultado un área óptima de 0.08 m2 Por otra parte, la bomba de calor consta de un compresor de velocidad variable de 1200 a 3000 rpm, así como de una válvula de expansión electrónica, que permite controlar el paso del refrigerante al sistema. Se instaló un sistema de monitoreo automatizado de 20 termocuplas en la superficie del colector/evaporador, obteniendo datos en tiempo real del comportamiento de la tubería del colector con la radiación solar. El COP de la bomba se estableció midiendo la elevación de temperatura en 5 kg de agua potable, debido a la transferencia de calor del condensador. Las condiciones ambientales fueron medidas con la ayuda de una estación meteorológica calibrada que valida los resultados y el procesamiento de datos fue realizado en el programa SITRAD. A partir de esto, se obtuvo información y resultados de las propiedades del refrigerante tanto R134a como R600a. Así como la influencia de las condiciones ambientales en el sistema. Las primeras pruebas se realizaron con el refrigerante R134a, pero debido al alto potencial de calentamiento global (GWP) de 1300, se llevó a cabo una transición al refrigerante R600a, ya que este último posee un potencial de calentamiento global (GWP) de 3. Los principales resultados de esta investigación fueron, la temperatura máxima del agua, alcanzada con el R134a fue de 40,2 °C en un lapso de 45 minutos y para el refrigerante R600a fue de 55 °C en un lapso de 75 minutos. Por otra parte, se estableció que además de la incidencia de radiación solar, la principal variable que afecta el funcionamiento de la bomba de calor es velocidad del viento y la posición del colector/evaporador. Finalmente se planteó un estudio comparativo de las propiedades de los dos refrigerantes y se deja un equipo totalmente instalado para futuras investigaciones.
Keywords: INGENIERÍA MECÁNICA
REFRIGERACIÓN
ENERGÍA SOLAR
TEMPERATURA
ECOSISTEMA
Issue Date: Mar-2019
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/17119
Language: spa
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