Análisis de la influencia de diferentes configuraciones de intercambiadores de calor en los parámetros característicos del ciclo termodinámico para la renovación de aire en cabina en un vehículo de Hyperloop

Abstract

[ES] El presente proyecto se centra en realizar una primera aproximación de un ciclo termodinámico para la renovación de aire en cabina de un vehículo Hyperloop, centrándose en la influencia de diferentes configuraciones de intercambiadores de calor en los parámetros característicos del ciclo. Para ello se ha hecho una investigación de distintos sistemas de renovación de aire cuyas condiciones exteriores de presión son desfavorables para el ser humano como en aviación, estación espacial, submarinos¿

Se han analizado los resultados que ofrecen las diferentes configuraciones de intercambiadores de calor y el número de etapas de compresión con refrigeración intermedia desde un punto de vista técnico y económico. También se evaluará con qué configuración de intercambiador de calor y con cuantas etapas de refrigeración intermedia se consiguen unos mejores resultados.

Después de comparar todos los ciclos en igualdad de condiciones (misma relación de compresión, mismos saltos de temperatura, mismos gastos másicos), se realizará una optimización con la ayuda de Excel. Finalmente se extraerán conclusiones basadas en qué ciclo ofrece unos mejores resultados para el sistema y cuáles serán las líneas de trabajo futuras a partir del modelo elegido.

[EN] This project focuses on a first approach of a thermodynamic cycle for air renewal in Hyperloop cabin, focusing on the influence of different configurations of heat exchangers on the characteristic parameters of the cycle. For this purpose, an investigation has been made of different air renewal systems whose external pressure conditions are unfavourable for human beings, such as in aviation, space stations and submarines.

The results offered by different configurations of heat exchangers and the number of compression stages with intermediate cooling have been analysed from a technical and economic point of view. It will also be evaluated with which heat exchanger configuration and with how many intermediate cooling stages the best results are achieved.

After comparing all cycles under equal conditions (same compression ratio, same temperature difference, same mass flow rate), an optimisation will be carried out with the help of Excel. Finally, conclusions will be drawn based on which cycle gives the best results for the system and what will be the future lines of work based on the chosen model.

[CAT] El present projecte se centra en realitzar una primera aproximació d'un cicle termodinàmic per a la renovació d'aire en cabina d'un vehicle Hyperloop, centrant-se en la influència de diferents configuracions de bescanviadors de calor en els paràmetres característics del cicle. Per a això s'ha fet una recerca de diferents sistemes de renovació d'aire on les condicions exteriors de pressió són desfavorables per a l'ésser humà com en aviació, estació espacial, submarins... S'han analitzat els resultats que ofereixen les diferents configuracions de bescanviadors de calor i el nombre d'etapes de compressió amb refrigeració intermèdia des d'un punt de vista tècnic i econòmic. També s'avaluarà amb quina configuració de bescanviador de calor i amb quantes etapes de refrigeració intermèdia s'aconsegueixen uns millors resultats. Després de comparar tots els cicles en igualtat de condicions (mateixa relació de compressió, mateixos salts de temperatura, mateixos cabals màssics), es realitzarà una optimització amb l'ajuda d'Excel. Finalment s'extrauran conclusions basades en quin cicle ofereix uns millors resultats per al sistema i quines seran les línies de treball futures a partir del model triat.