Análisis 94: Refrigeración solar térmica . Sistema termomecánico con eyector

El sistema termomecánico comprende el uso de un eyector de vapor para su funcionamiento en lugar del compresor del ciclo tradicional.

Texto del enunciado

Este sistema obtiene su energía mediante el intercambio de calor entre fluidos, proceso que utiliza un generador que le provee de la energía necesaria para hacer funcionar el ciclo de refrigeración.

La refrigeración por eyector o bomba de chorro es una tecnología de accionamiento térmico que se ha utilizado en aplicaciones de refrigeración durante muchos años. En su estado actual de desarrollo, presenta un COP mucho menor que los sistemas de compresión de vapor, pero ofrece ventajas como la simplicidad y la ausencia de piezas móviles. Su mayor ventaja es su capacidad para producir refrigeración utilizando calor residual o energía solar como fuente de calor a temperaturas superiores a 80 °C.

En referencia al ciclo básico de refrigeración del eyector de la Figura, el sistema consta de dos circuitos: el circuito de potencia y el circuito de refrigeración. En el circuito de potencia, el calor de baja intensidad, se utiliza en una caldera o generador para evaporar el refrigerante líquido a alta presión (proceso 1-2). El vapor a alta presión generado, conocido como fluido primario, fluye a través del eyector, donde se acelera a través de la boquilla. La reducción de presión que se produce induce vapor desde el evaporador, conocido como fluido secundario, en el punto 3. Los dos fluidos se mezclan en la cámara de mezcla antes de entrar en la sección del difusor, donde el flujo se desacelera y se recupera la presión. El fluido mezclado fluye entonces al condensador, donde se condensa, cediendo calor al ambiente. Una parte del líquido que sale del condensador en el punto 5 se bombea a la caldera para completar el ciclo de potencia. El resto del líquido se expande mediante un dispositivo de expansión y entra en el evaporador del circuito de refrigeración en el punto 6 como una mezcla de líquido y vapor. El refrigerante se evapora en el evaporador, produciendo un efecto de refrigeración, y el vapor resultante es aspirado hacia el eyector en el punto 3. El refrigerante (fluido secundario) se mezcla con el fluido primario en el eyector y se comprime en la sección del difusor antes de entrar en el condensador en el punto 4. El fluido mezclado se condensa en el condensador y sale por el punto 5 para la repetición del ciclo de refrigeración.

Partes de un eyector:

El vapor primario (vapor motriz) se expande a través de una tobera convergente-divergente adquiriendo gran velocidad y una baja presión. Este fluido ejerce el efecto de arrastre (creo efecto de vacío) del vapor de refrigerante (fluido secundario), debido a sus valores altos de presión y velocidad, lo que llevará a introducir un fluido secundario a través de la tobera secundaria, estos fluidos se mezclan en la sección de mezcla; la mezcla de fluidos a alta velocidad es expandida en el difusor reduciendo así su velocidad e incrementando su presión. El resultado es un incremento de presión en el fluido secundario, necesario para ejecutar el ciclo frigorífico.