Análisis de rendimiento de un compresor de refrigeración alternativo bajo velocidades de operación variables
Autores: da Silva, Willian T. F. D.; Braga, Vitor M.; Deschamps, Cesar J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis de rendimiento de un compresor de refrigeración alternativo bajo velocidades de operación variables
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Compresores
Vsrcs
Ineficiencias
Análisis de exergía
Termodinámico
Velocidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Los compresores reciprocantes de velocidad variable (VSRC) se han utilizado cada vez más en la refrigeración doméstica debido a su capacidad para modular la capacidad de enfriamiento y reducir el consumo de energía. Una comprensión detallada de los factores limitantes del rendimiento, como las ineficiencias volumétricas y exergéticas, es esencial para optimizar su operación. Se desarrolló un modelo de simulación validado experimentalmente utilizando GT-SUITE para analizar un VSRC que opera con R-600a a velocidades de 1800 a 6300 rpm. Las ineficiencias volumétricas se cuantificaron utilizando una metodología de estratificación, mientras que se adoptó un enfoque basado en la exergía para evaluar las principales fuentes de ineficiencia termodinámica en el compresor. A diferencia del análisis energético tradicional, el análisis de exergía revela dónde y por qué ocurren las irreversibilidades, vinculándolas directamente al consumo de energía y proporcionando un marco para optimizar el diseño. Los resultados revelan que ni la eficiencia volumétrica ni la exergética varían de manera monótona con la velocidad del compresor. A bajas velocidades, las pérdidas exergéticas están dominadas por el motor eléctrico (hasta el 19% de la potencia de entrada) y la transferencia de calor (hasta el 13.5%). Por el contrario, a altas velocidades, las irreversibilidades de la dinámica de fluidos se vuelven críticas, con pérdidas por estrangulación de la válvula de descarga que alcanzan el 5.8% y la fricción de los rodamientos que aumenta al 6.5%. Además, las principales ineficiencias volumétricas surgen de la fuga pistón-cilindro, que causa hasta un 4.5% de pérdida a bajas velocidades, y el retroceso de la válvula de descarga, que causa más de un 5% de pérdida a ciertas velocidades resonantes. Los resultados revelan interacciones complejas dependientes de la velocidad entre los mecanismos de pérdida dinámica y termodinámica en los VSRC. El enfoque de modelado integrado ofrece un marco robusto para diagnosticar ineficiencias y apoya el desarrollo de diseños de compresores más eficientes en energía.
Descripción
Los compresores reciprocantes de velocidad variable (VSRC) se han utilizado cada vez más en la refrigeración doméstica debido a su capacidad para modular la capacidad de enfriamiento y reducir el consumo de energía. Una comprensión detallada de los factores limitantes del rendimiento, como las ineficiencias volumétricas y exergéticas, es esencial para optimizar su operación. Se desarrolló un modelo de simulación validado experimentalmente utilizando GT-SUITE para analizar un VSRC que opera con R-600a a velocidades de 1800 a 6300 rpm. Las ineficiencias volumétricas se cuantificaron utilizando una metodología de estratificación, mientras que se adoptó un enfoque basado en la exergía para evaluar las principales fuentes de ineficiencia termodinámica en el compresor. A diferencia del análisis energético tradicional, el análisis de exergía revela dónde y por qué ocurren las irreversibilidades, vinculándolas directamente al consumo de energía y proporcionando un marco para optimizar el diseño. Los resultados revelan que ni la eficiencia volumétrica ni la exergética varían de manera monótona con la velocidad del compresor. A bajas velocidades, las pérdidas exergéticas están dominadas por el motor eléctrico (hasta el 19% de la potencia de entrada) y la transferencia de calor (hasta el 13.5%). Por el contrario, a altas velocidades, las irreversibilidades de la dinámica de fluidos se vuelven críticas, con pérdidas por estrangulación de la válvula de descarga que alcanzan el 5.8% y la fricción de los rodamientos que aumenta al 6.5%. Además, las principales ineficiencias volumétricas surgen de la fuga pistón-cilindro, que causa hasta un 4.5% de pérdida a bajas velocidades, y el retroceso de la válvula de descarga, que causa más de un 5% de pérdida a ciertas velocidades resonantes. Los resultados revelan interacciones complejas dependientes de la velocidad entre los mecanismos de pérdida dinámica y termodinámica en los VSRC. El enfoque de modelado integrado ofrece un marco robusto para diagnosticar ineficiencias y apoya el desarrollo de diseños de compresores más eficientes en energía.