Avaliação da segunda lei do éter dimetílico e suas misturas em sistemas de refrigeração doméstica

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 275 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

O éter dimetílico (DME) e sua mistura de refrigerantes (R429A, R435A e R510A) são considerados na análise da segunda lei deste estudo como potenciais substitutos para o R134a. O desempenho de vários refrigerantes em um sistema de refrigeração por compressão de vapor é examinado usando o pacote de design CYCLE D. O software REFPROP 9.0 é usado para extrair todos os parâmetros térmicos e físicos do DME e sua mistura de refrigerantes. Os parâmetros de desempenho da Segunda Lei, como Defeitos de Eficiência, Geração de Entropia e ExergiaEficiência, são discutidos. Os refrigerantes R429A e R510A são mais eficientes em termos energéticos do que o R134a em uma faixa de temperatura de condensação de 30 a 55 °C a -10 °C de temperatura de evaporação. O R134a foi superado pelo R429A e R510A em termos de eficiência exergética em 2,08 e 0,43%, respectivamente. Em comparação com outras perdas em diferentes componentes, a perda de exergia do compressor é maior, de 37 a 40% da perda de exergia total. Ao empregar RE170 e suas misturas, o Sistema de Refrigeração por Compressão de Vapor geralmente tem melhor desempenho sob a segunda lei do que o R134a.

O resultado mostra que os defeitos de eficiência no compressor são os maiores, seguido pelo condensador e evaporador. Assim, a melhoria do projeto de um compressor é de extrema importância para melhorar o desempenho do sistema, diminuindo a irreversibilidade geral.

O R134a é efetivamente utilizado em refrigeradores domésticos (GWP 1430) como alternativa ao CFC, que possui alto PDO e GWP1,2. O Protocolo de Quioto de 1997 designou-o como gás com efeito de estufa; assim, sua produção e uso terminarão nas próximas décadas. Como resultado, refrigerantes ecológicos tomarão o seu lugar3,4. De acordo com os regulamentos da UE, é agora essencial encontrar um refrigerante de substituição com um baixo PAG5,6. A Tabela 1 lista as características físicas dos refrigerantes sob investigação. De acordo com Nicholas Cox7, a ausência de deslizamento e separação de temperatura faz com que o éter dimetílico tenha um desempenho melhor do que a mistura de hidrocarbonetos. Valentinapostol et al.8 fazem uma análise termodinâmica comparativa utilizando os refrigerantes R717, R12, R134A, R22, DME e misturam R404A, R407C em um sistema de refrigeração. O DME poderia ser utilizado como refrigerante e um bom substituto para o R12 e o R134a, de acordo com os resultados deste estudo.

O éter dimetílico (DME, C2H6O), segundo BM Adamson9, possui uma série de características desejáveis ​​como substituto do R134a. Alguns deles são capacidades aprimoradas de transferência de calor, estabilidade favorável de pressão/temperatura com lubrificantes naturais, relativamente barato e acesso rápido. Também é muito ecológico e compatível com a maioria dos materiais utilizados em sistemas de refrigeração.

Vários pesquisadores10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31 analisaram o desempenho térmico do videocassete sistemas com DME e suas misturas. O resultado indica que os refrigerantes investigados se conformam como possíveis alternativas ao R134a. Ki-Jung Park et al.32 investigaram o desempenho do purificador de água doméstico usando R429A. Os resultados indicam que a temperatura de descarga do compressor e o consumo de energia são 13,40 C e 28,9% menores quando comparados com o R134a. Choedaeseong et al.33 investigaram o desempenho do R435A (uma combinação de DME e R152a) como substituto dos purificadores de água domésticos R134a. Em comparação com o HFC 134a, o consumo de eletricidade e as temperaturas de liberação foram, respectivamente, 12,7% e 3,7 °C mais baixas. Através do uso do R510A, Ki-Jung Park et al.34 examinaram o desempenho de purificadores de água domésticos. O resultado indica que a temperatura de descarga do compressor e o consumo de energia são 3,70 C e 22,3% menores quando comparados com o R134a35,36. Neste estudo, o desempenho da segunda lei do sistema é investigado com os refrigerantes RE170, R429A, R435A e R510A como possíveis alternativas ao R134a.