Estudio experimental de un transformador de calor por absorción con intercambiadores helicoidales múltiples anidados

• Autores: Karla Varela Martinez
• Directores de la Tesis: David Juárez Romero (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma del Estado de Morelos ( México ) en 2021
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: riaa.uaem.mx
• Resumen
  • español

    En este trabajo, se presenta la caracterización experimental de un Transformador de Calor por Absorción de 2 kW, sus componentes principales (generador, condensador, evaporador y absorbedor) tienen 4 helicoidales anidados de diferentes diámetros de enrollamiento, lo que brinda una relación de compactación alta, con respecto a otros trabajos reportados con la misma geometría. Se evaluó el desempeño con H2O/LiBr inicialmente al 54% en peso a diferentes flujos másicos de calentamiento, enfriamiento y de solución en el generador y absorbedor. Se obtuvieron resultados experimentales considerando dos sistemas de recuperación de calor útil en el absorbedor: el primero utilizando agua de enfriamiento, controlando la temperatura de salida hasta 96°C; el segundo utilizando aceite térmico Paratherm, llegando hasta su máxima capacidad sin control de temperatura a la salida del aceite. En ambos escenarios, la fuente de calor se mantuvo en un rango de temperaturas de 75 a 85°C. Para la primera condición se obtuvo un COP en un intervalo de 0.18 a 0.44 y un GTL de 11.9 a 24.9°C. Para la segunda condición se obtuvo un COP en un intervalo de 0.28 a 0.39 y un GTL de 32.8 a 41.33°C. Se analizó de manera individual el desempeño de cada componente, identificando los parámetros más importantes en cada proceso. Para el primer sistema de recuperación, para los componentes de baja presión se obtuvieron U’s de hasta 455.2 W/m2 °C para el generador, mientras que para el condensador de 987.1 W/m2 °C, para los componentes de alta presión se obtuvieron U’s de hasta 693.06 W/m2 °C para el evaporador, mientras que para el absorbedor de hasta 160.5 W/m2 °C. Para la segunda condición se obtuvieron U´s de hasta: 546.9 y 73.1 W/m2 °C en el generador, absorbedor, respectivamente. Por último, como algo adicional se presenta el diseño y construcción de un absorbedor a presión alta con la misma configuración helicoidal con una potencia de 765 W con un U de 297.4 W/m 2 °C, el cual será utilizado en trabajos posteriores y este pueda operar como transformador de calor de doble absorción

  • English

    In this work, the experimental characterization of a 2 kW Absorption Heat Transformer is presented. Its main components (generator, condenser, evaporator and absorber) have 4 nested helical coils of different winding diameters, which provide a high compaction ratio, compared to other reports of works with the same geometry. The performance was evaluated with H2O/LiBr, which was initially at 54% by weight at different mass flows of heating, cooling and solution in the generator and absorber. Experimental results were obtained considering two useful heat recovery systems in the absorber: the first one using cooling water, controlling the outlet temperature up to 96°C; the second using Paratherm thermal oil, reaching its maximum capacity without temperature control at the oil outlet. In both scenarios, the heat source was maintained within a temperature range of 75 to 85°C. For the first condition, a COP was obtained in an interval of 0.18 to 0.44 and a GTL of 11.9 to 24.9° C. For the second condition, a COP was obtained in an interval from 0.28 to 0.39 and a GTL from 32.8 to 41.33 ° C. The performance of each component was individually analyzed, identifying the most important parameters in each process. For the first recovery system, in the low pressure components, U's of up to 455.2 W/m 2 °C were obtained for the generator, while for the condenser these were of 987.1 W/m 2 °C. U's were obtained for the high pressure components of up to 693.06 W/m 2 °C for the evaporator, while for the absorber these were up to 160.5 W/m 2 C. For the second condition, U's of up to: 546.9 and 73.1 W/m 2 °C were obtained in the generator and absorber, respectively. Finally, the design and construction of a high pressure absorber of 765 kW, with the same helical configuration, is presented, with a U of 297.4 W/m2 °C. This will be used in subsequent works so that the equipment can be characterized as a Double Absorption Heat Transformer.