Análisis experimental de una máquina frigorífica mediante CO2 operando a diferentes temperaturas de consigna. Análisis de las pérdidas por transmisión en la cámara frigorífica. Calibración y validación de la zona de media y alta presión del ciclo frigorífico

Abstract

El objetivo de este trabajo es el análisis experimental de una máquina frigorífica con CO2 (R744) como refrigerante. La reinvención del R744 en el sector de la refrigeración se debe principalmente a su bajo impacto medioambiental. Se trata de un refrigerante no tóxico, no inflamable, con ODP nulo y GWP de valor unidad. Además, es inodoro, no corrosivo, abundante, recuperable, fácil de conseguir y de bajo coste. El CO2 posee unas características termodinámicas que permiten el uso de equipos compactos en el ciclo frigorífico. El ciclo frigorífico, basado en una máquina real concreta, está compuesto por un compresor de dos etapas, un evaporador, un gas cooler, un tanque flash y diversas válvulas. El comportamiento de dicho ciclo, que puede ser tanto subcrítico como transcrítico, se describe a través de un modelo teórico realizado a partir de los conocimientos actuales de esta tecnología, que permite comparar los resultados teóricos con los reales, teniendo en cuenta que se trata de una tecnología en desarrollo. De esta manera, mediante la obtención de datos experimentales registrados en la plataforma kikonex, se valida tanto el consumo eléctrico del compresor como la potencia cedida por el gas cooler. Para ello, se realizan una serie de ensayos a diferentes temperaturas de consigna del interior de las cámaras frigoríficas y diferentes valores de cargas térmicas, simuladas por unas resistencias. Por último, se utilizan estos ensayos para analizar experimentalmente las pérdidas térmicas por transmisión a través de las paredes de las cámaras frigoríficas.

The objective of this work is the experimental analysis of a refrigeration machine with CO2 (R744) as refrigerant. The reinvention of R744 in the refrigeration sector is mainly due to its low environmental impact. It is a non-toxic, non-flammable refrigerant with zero ODP and GWP equal to one. It is also odorless, non-corrosive, abundant, recoverable, easy to obtain and low cost. CO2 has thermodynamic characteristics that allow the use of compact equipment in the refrigeration cycle. The refrigeration cycle, based on a real machine, consists of a two-stage compressor, an evaporator, a gas cooler, a flash tank and several valves. The behavior of this cycle, which can be either subcritical or transcritical, is described by a theoretical model based on the current knowledge of this technology, which allows comparing the theoretical results with the real ones, taking into account that it is a developing technology. In this way, by obtaining experimental data recorded in the kikonex platform, the electrical consumption of the compressor and the power of the gas cooler are validated. For this purpose, tests are carried out with different setpoint temperatures inside the cold rooms and different thermal load values, simulated by resistors. Finally, these tests are used to analyze the thermal losses by transmission through the walls of the cold rooms.