Evaluación del rendimiento de una bomba de calor de expansión directa asistida por energía solar mediante simulación numérica del proceso de estrangulamiento en el dispositivo de expansión

Abstract

La evaluación del rendimiento de una bomba de calor de expansión directa asistida por energía solar (DX-SAHP, por sus siglas en inglés) fue analizada mediante simulación numérica del proceso de estrangulamiento en el dispositivo de expansión. Los valores experimentales de operación del sistema fueron validados mediante prueba de normalidad con 95 % de confianza. Una válvula de expansión E2V09SSF fue modelada para el análisis numérico en el módulo Fluent del software ANSYS. El mejor mallado de la válvula generó 263524 elementos y 50449 nodos con una métrica excelente, de 0.2334 de skewness. La temperatura y presión del refrigerante fueron definidas como condiciones de contorno en la entrada del dispositivo de expansión, además de la velocidad. Se utilizaron las ecuaciones de continuidad, momento y energía, considerando un modelo k-epsilon RNG. La presión del refrigerante al salir del dispositivo de expansión obtenidos mediante simulación se comparó con valores experimentales determinados en el prototipo de un sistema DX-SAHP. La presión del refrigerante obtenida mediante simulación para un tiempo de calentamiento de 0 a 40 minutos fue de 161.61, 186.50 y 238.33 kPa. El error absoluto entre la presión experimental y simulada fue de 4.07 kPa, mientras que el error relativo fue inferior a 2 %.

Keywords

• Simulación numérica
• DX-SAHP
• válvula de expansión
• R600a