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Título : Comparación de bombas de calor con ciclo de compresión simple etapa y ciclo de compresión con inyección de vapor para producción de agua caliente sanitaria
Autor : López Romero, Bryan Alexander
Director(es): Vásconez Núñez, Daniela Carina
Tribunal (Tesis): Tello Oquendo, Fernando Mauricio
Palabras claves : TECNOLOGÍA Y CIENCIAS DE LA INGENIERÍA;BOMBAS DE CALOR;CICLOS DE COMPRESIÓN;INYECCIÓN DE VAPOR;MODELOS TERMODINÁMICOS
Fecha de publicación : 19-mar-2021
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : López Romero, Bryan Alexander. (2021). Comparación de bombas de calor con ciclo de compresión simple etapa y ciclo de compresión con inyección de vapor para producción de agua caliente sanitaria. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFM;85T00621
Abstract : This research work aimed to compare heat pumps operating with single-stage compression cycles and double-stage compression cycles with steam injection for sanitaryhot water (SHW) production. Firstly, a literature review was carried out on the vapour compression cycle used in heat pumps for DHW, its components, single-stage,and double-stage compression types. To compare the performance of theheat pumps, thermodynamic models based on previous literature were implemented. Using the implemented models, the operation of the twoSHW heat pumps was simulated, considering, on the one hand, various condensation,and evaporation temperatures and, on the other hand, the thermal jump of the secondary fluid with various water outlet temperatures. The following refrigerants were considered in the simulations: R134a, R290, R407C, R32, R152a, R410a, R161 and R1234yf. The comparison of the performance of the heat pumps was carried out in terms of heat capacity, COP,and compressor discharge temperature. The results show that the double-stage heat pump has a coefficient of performance (COP) 10.7% higher, a heat capacity 37% higher and a discharge temperature 1 K lower than the single-stage pump, when the working conditions have a condensing temperature of 60 degrees Celsius and an evaporating temperature of 0 degrees Celsius, with R134a as the refrigerant and a volumetric flow of 14.27 cubic metersper hour in both compressors. Considering the thermal jump of the secondary fluid, the double-stage heat pump, working with R407C refrigerant, has a COP 5.8% higher than with R134a refrigerant with a water outlet temperature of 60 degrees Celsius. Considering the same heat capacity at a nominal operating point, the double-stage heat pump requires a 7.7% smaller downstream compressor size than the single-stage heat pump.
Resumen : El objetivo del presente trabajo de investigación fue comparar bombas de calor que funcionan con ciclos de compresión simple etapa y ciclos de compresión doble etapa con inyección de vapor, para producción de agua caliente sanitaria (ACS). En primer lugar, se realizó una revisión bibliográfica sobre el ciclo de compresión de vapor utilizado en bombas de calor para ACS, sus componentes, tipologías de compresión simple etapa y doble etapa. Para realizar la comparación del rendimiento de las bombas de calor se implementaron modelos termodinámicos basados en la literatura previa. Utilizando los modelos implementados, se simuló el funcionamiento de las dos bombas de calor de producción de ACS, considerando, por un lado, varias temperaturas de condensación y evaporación y, por otro lado, el salto térmico del fluido secundario con varias temperaturas de salida del agua. En las simulaciones se consideraron los refrigerantes: R134a, R290, R407C, R32, R152a, R410a, R161 y el R1234yf. La comparación del rendimiento de las bombas de calor se realizó en términos de capacidad calorífica, COP y temperatura de descarga del compresor. Los resultados muestran que la bomba de calor doble etapa presenta un coeficiente de rendimiento (COP) 10,7% mayor, una capacidad calorífica 37% mayor y una temperatura de descarga 1 K menor que la bomba simple etapa, cuando las condiciones de trabajo tienen una temperatura de condensación de 60 grados centígrados y una temperatura de evaporación de 0 grados centígrados, con R134a como refrigerante y un flujo volumétrico de 14,27 metros cúbicos por hora en ambos compresores. Considerando el salto térmico del fluido secundario, la bomba de calor doble etapa, trabajando con el refrigerante R407C presenta un COP 5,8% mayor que con el refrigerante R134a con una temperatura de salida del agua de 60 grados centígrados. Considerando la misma capacidad calorífica en un punto nominal de funcionamiento, la bomba de calor doble etapa requiere un tamaño de compresor de baja 7,7% menor que la bomba de calor simple etapa.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/15785
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