Eyector-absorbedor adiabático como potenciador de un ciclo híbrido para refrigeración por absorción basado en la disolución amoniaco-nitrato de litio

摘要

Las instalaciones de producción de frío emplean mayoritariamente máquinas de compresión mecánica accionadas mediante energía eléctrica; contribuyendo por tanto a la emisión indirecta de gases de efecto invernadero (CO₂) y a la emisión directa de gases limitados por el Protocolo de Montreal. Una alternativa a estas máquinas son las de refrigeración por absorción, las cuales son accionadas mediante energía térmica (que puede ser calor residual o de origen renovable, reduciendo así las emisiones). Sin embargo, las máquinas de absorción adolecen actualmente de un coste inicial relativamente alto, una eficiencia moderada y un gran tamaño. Con el objetivo de avanzar en el desarrollo de las máquinas de absorción, en esta Tesis se presenta un nuevo ciclo de absorción y un nuevo dispositivo asociado. Esta Tesis propone un ciclo híbrido en el que se tiene un pequeño aporte extra de energía eléctrica que permite aumentar la eficiencia y la potencia. El ciclo de partida es el ciclo de absorción de simple efecto (es decir, con dos niveles de presión de refrigerante) y está basado en la tecnología de la absorción adiabática. Una única bomba impulsa toda la disolución (la dirigida al generador y la recirculada al absorbedor) hasta la máxima presión del ciclo. La disolución es sub-enfriada antes de ser introducida como fluido motriz en un dispositivo tipo eyector (EAA) con triple función: absorbedor adiabático, compresor de refrigerante y válvula reductora de presión de la disolución. Los tres niveles de presión de refrigerante permiten tener un rango de funcionamiento más amplio que el ciclo de simple efecto de partida. Además, se logra la ventaja de contar con un menor número de componentes y de menor complejidad que otros ciclos híbridos equivalentes. En este trabajo la disolución utilizada es amoniaco-nitrato de litio (NH₃/LiNO₃), aunque puede ser utilizada otra. Se lleva a cabo un análisis teórico del ciclo propuesto mediante una simulación numérica donde se compara con otros ciclos de absorción; se estudian sus límites de operación y se establecen relaciones entre las condiciones de funcionamiento del ciclo y los parámetros constructivos del EAA. Posteriormente se analiza experimentalmente el ciclo y, en particular, el EAA. Para ello se ha diseñado y construido un prototipo de EAA para poder modificar sus parámetros geométricos principales así como para visualizar el flujo en su interior. Los resultados experimentales han demostrado un correcto y prometedor funcionamiento del EAA y han permitido determinar los límites de operación del ciclo propuesto