Desenvolupament i optimització de model de gas cooler de CO2 per aplicacions de refrigeració.

Actualment, la consciència sobre l’escalfament global té ja un pes important en molts àmbits de la societat. Cada cop més es requereixen de procediments i materials sostenibles per garantir un bon escenari a futures generacions. El mon del fred no és una excepció i com a exemple es té la normativa europea F-Gas. Degut a aquest augment de consciència per la sostenibilitat i les noves exigències normatives, l’interès sobre alguns refrigerants naturals està incrementant ja que poden convertir-se en una alternativa tecnològica per a certes aplicacions. Per això, últimament està havent una atenció especial pel diòxid de carboni i el seu cicle transcrític. A diferència d’altres cicles convencionals de compressió de vapor, l’alliberació de calor es produeix en condicions supercrítiques en un bescanviador anomenat Gas Cooler. Aquest intercanvi de calor mereix ser analitzat amb detall pel fet que les propietats del fluid varien dràsticament durant el procés. Conseqüentment, alguns mètodes senzills convencionals utilitzats per la predicció o disseny de bescanviadors de calors no es poden aplicar de forma directa per aquest cas. En aquest treball es fa un estudi del comportament del CO2 durant l’intercanvi de calor en el Gas Cooler, s’avaluen diferents mètodes modificats de predicció i es proposa un model computacional òptim. En general, es parteix dels mètodes tradicionals de LMTD o ε-NTU aplicats a diferents volums de control d’un mateix bescanviador. L’objectiu últim de l’estudi és el d’arribar a una decisió de compromís entre la precisió i el temps de computació, ja que posteriorment el mateix model es vol utilitzar per la simulació de sistemes. Per la selecció del model òptim es considera l’estabilitat i el compromís entre la senzillesa i precisió del resultats del model. Per determinar la veracitat dels resultats s’utilitzen com a dades de referència les dades experimentals d’en Pitla [3]. Aquestes dades mostren un total de 10 casos. El codi és un model estacionari, tot i que al final de l’estudi es proposa una primera aproximació pel transitori utilitzat un retard a la resposta mitjançant una constant de temps. En primera instància, el model basat en LMTD es descarta degut a la baixa estabilitat. Per altra banda, el model basat en ε-NTU mostra una molt bona estabilitat i es valida comparant-lo amb les dades de referència, obtenint una diferència relativa d’un 6% per 40 volums de control. Posteriorment, es realitza un estudi per obtenir l’òptim número de volums de control. Finalment, després d’analitzar diferents valors i fronteres variables, es conclou que el model òptim de compromís es troba per 3 volums de control fixes