Dissertação
Avaliação experimental de fluidos refrigerantes alternativos ao R134a em um ciclo de refrigeração cascata com CO2
Experimental evaluation of alternative refrigerants to R134a in a cascade refrigeration cycle with CO2
Registro en:
Autor
Blanco Ojeda, Frank Wiliam Adolfo
Institución
Resumen
This work evaluated the possible drop-in alternatives taking R134a as a fluid reference in the
high temperature cycle, in commercial cascade refrigeration systems, using CO2 as the
refrigerant fluid on the low temperature side. The aim of this work was to experimentally verify
the best refrigerant pair for CO2 operating in tropical climates, under the energetic and
environmental point of view, testing the main alternative fluids to R134a. Thus, the compatibility
of the type of lubricating oil, as well as issues of safety, flammability, toxicity, chemical
characteristics, stability and compatibility with materials, in addition to fluid availability were
considered. The chosen refrigerants were R513A, R1234yf and R436A (mixture of R600a and
R290), proposed to replace R134a in the high temperature cycle, operating under similar
conditions in the cascade refrigeration system. The results for the Brazilian scenario, through
a global analysis, aiming at energy efficiency and a lower environmental impact, showed that
R1234yf and R436A fluids can be substitutes with better performance for R134a. R436A
proved to be more energy efficient than R134a, while R1234yf presented values slightly lower
than R134a, obtaining power consumption values around 5% higher and within a range of up
to 10% in the reduction of COP values. Finally, R513A had similar energy values to those
obtained by testing R1234yf. However, taking into account the TEWI, this refrigerant showed
a 35% reduction, justified by the significantly lower GWP value. It is noteworthy that R513A,
even with lower energy efficiency results, can be used in an R134a drop-in process, in addition
to being classified as non-flammable. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Dissertação (Mestrado) Este trabalho avaliou as possíveis alternativas de drop-in tomando o R134a como referência
de fluido no ciclo de alta temperatura, em sistemas de refrigeração comercial tipo cascata,
utilizando o CO2 como fluido refrigerante no lado de baixa temperatura. O objetivo dessa
dissertação foi verificar experimentalmente o melhor par refrigerante para o CO2 operando
em climas tropicas, sob o ponto de vista energético e ambiental, testando os principais fluidos
alternativos ao R134a. Assim, a compatibilidade do tipo de óleo lubrificante, bem como
questões de segurança, inflamabilidade, toxicidade, características químicas, estabilidade e
compatibilidade com os materiais, além da disponibilidade do fluido foram consideradas. Os
fluidos refrigerantes escolhidos foram o R513A, R1234yf e R436A (mistura de R600a e R290),
propostos para substituir o R134a no ciclo de alta temperatura, operando em condições
similares no sistema de refrigeração em cascata. Os resultados para o cenário brasileiro, por
intermédio de uma análise global, visando eficiência energética e um menor impacto
ambiental, mostraram que os fluidos R1234yf e R436A, podem ser substitutos com melhor
desempenho ao R134a. O R436A mostrou-se mais eficiente que o R134a em termos
energéticos, enquanto o R1234yf apresentou valores levemente inferiores ao R134a, obtendo
valores de consumo de potência cerca de 5 maiores e dentro de uma faixa de até 10 % na
redução dos valores de COP. Por último, o R513A apresentou valores energéticos similares
ao obtido testando o R1234yf. Contudo, levando em consideração o TEWI, esse fluido
refrigerante apresentou uma redução de 35 %, justificada pelo valor de GWP
significativamente menor. Vale ressaltar que o R513A, mesmo apresentando resultados
inferiores de eficiência energética, pode ser utilizado em um processo drop-in do R134a, além
de ser classificado como não inflamável.
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