Optimización de la geometría de un eyector integrado en un ciclo de refrigeración empleando mecánica de fluidos computacional

Abstract

[ES] Los eyectores suponen una parte de análisis fundamental a la hora de mejorar los ciclos de refrigeración. El hecho de que no tengan partes móviles y que se puedan emplear en ellos un gran número de refrigerantes, entre los que se encuentran multitud de fluidos naturales, no nocivos ni contaminantes, han hecho que en los últimos años los ciclos de eyección sean una alternativa muy prometedora frente a los ciclos por compresión convencionales. No obstante, algunas desventajas como la pérdida de prestaciones cuando se abandonan las condiciones de diseño, hacen que la mejora del eyector sea un campo de gran interés y vigencia actual. El presente documento desarrolla un estudio paramétrico de la geometría del eyector con el uso del software de CFD comercial. De esta forma se analizará la influencia del diámetro de garganta y la longitud de la cámara de mezclado, los parámetros que se optimizan con sus cambios, y cuáles son los fenómenos que ocurren en el eyector al realizar modificaciones en los mismos. Para ello, se ha partido de un eyector con una cámara de mezclado constante (CAM), analizando sus propiedades, para después realizar el estudio de sensibilidad en un eyector de tipología CPM, o de cámara de mezclado a presión constante. Además, se ha analizado la influencia que tiene la presión de salida frente a cada una de las geometrías estudiadas, con objeto de analizar el rango de operación. Por otro lado, se ha adentrado en la matemática que rige estos sistemas, para poder justificar las modificaciones realizadas y analizar los resultados obtenidos, así como se definirán los parámetros más importantes del eyector para poder describir su funcionamiento y eficacia

[EN] The ejectors are a fundamental part of analysis to improve refrigeration cycles. The fact that they have no moving parts and that a large number of refrigerants can be used in them, among which are many natural fluids, no harmful or polluting, have made in recent years the ejector cycles are a very promising alternative to conventional compression cycles. However, some disadvantages, such as the loss of performance when the design conditions are abandoned, make the improvement of the ejector a field of great interest and current relevance. This paper develops a parametric study of the ejector geometry with the use of a comercial CFD software. In this way, the influence of the throat diameter and the length of the mixing chamber, the parameters that are optimized with their changes and the phenomena that occur in the ejector with their modifications will be analyzed. For this purpose, we have started from an ejector with a constant mixing chamber (CAM), analyzing its properties, to then carry out the sensitivity study in a CPM type ejector, or constant pressure mixing chamber eyector, and we have also analyzed the influence of the outlet pressure on each of the geometries studied, in order to analyze the range of operation. On the other hand, the mathematics governing these systems has been studied in order to justify the modifications made and analyze the results obtained, as well as we have defined the most important parameters of the ejector in order to describe its operation and efficiency