Thermodynamic Analysis of Transcritical CO2 Ejector Expansion Refrigeration Cycle with Dedicated Mechanical Subcooling

Fu, R.P.; Wang, Jinhui; Zheng, Minfeng; Yu, Kaihong; Liu, Xi; Li, Xuelai

doi:10.3390/e21090874

Cited by 9 publications

(2 citation statements)

References 39 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Steam ejectors are widespread in refrigeration [ 1 , 2 ], desalination [ 3 , 4 ], etc. They are energy-saving and environmentally friendly fluid machines, which can use the residual pressure of steam to recover low-pressure steam without additional consumption of mechanical energy [ 5 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Turbulence Model Comparative Study for Complex Phenomena in Supersonic Steam Ejectors with Double Choking Mode

Niu

Shen

et al. 2022

Entropy

View full text Add to dashboard Cite

Scholars usually ignore the non-equilibrium condensing effects in turbulence-model comparative studies on supersonic steam ejectors. In this study, a non-equilibrium condensation model considering real physical properties was coupled respectively with seven turbulence models. They are the k-ε Standard, k-ε RNG, k-ε Realizable, k-ω Standard, k-ω SST, Transition SST, and Linear Reynolds Stress Model. Simulation results were compared with the experiment results globally and locally. The complex flow phenomena in the steam ejector captured by different models, including shock waves, choking, non-equilibrium condensation, boundary layer separation, and vortices were discussed. The reasons for the differences in simulation results were explained and compared. The relationship between ejector performance and local flow phenomena was illustrated. The novelty lies in the conclusions that consider the non-equilibrium condensing effects. Results show that the number and type of shock waves predicted by different turbulence models are different. Non-equilibrium condensation and boundary layer separation regions obtained by various turbulence models are different. Comparing the ejector performance and the complex flow phenomena with the experimental results, the k-ω SST model is proposed to simulate supersonic steam ejectors.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Turbulence Model Comparative Study for Complex Phenomena in Supersonic Steam Ejectors with Double Choking Mode

Niu

Shen

et al. 2022

Entropy

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…En la bibliografía, la mayoría de los estudios sobre refrigeración en supermercados se desarrollan mediante modelos termodinámicos y simplificados (Fu et al, 2019;Yilmaz et al, 2019), con expresiones ideales para modelar el control de alta presión y los compresores (Huang et al, 2018). Pocos investigadores han introducido métodos de modelado detallados en este campo (Sacasas et al, 2022;Sun et al, 2021).…”

Section: Modelación Del Sistema Booster Y De Expansión Directa Con R404aunclassified

Modelación de sistemas de refrigeración basados en R744 (CO2) para supermercados en Chile.

Cuevas Barraza,

Blanco Machín

View full text Add to dashboard Cite

La presente investigación se basa en la necesidad de Chile de incluir soluciones rentables y amigables ambientalmente ante los refrigerantes empleados (R404A) en sistemas de refrigeración para supermercados. Como solución, se presentan los sistemas transcríticos con R744 que presentan bajos desempeños a temperaturas ambientes por encima de 15°C. Dada la variabilidad climática de Chile, una adecuada evaluación es necesaria. Este estudio tiene como objetivo evaluar varios sistemas transcríticos para sustituir los sistemas convencionales de expansión directa (DXS-R404A) en 18 ciudades representativas de cada región de Chile, a través de un análisis multidimensional (energético, ambiental y económico), basado en la modelación robusta de sistemas. El estudio considera un supermercado mediano con 2,500 m2 de área de ventas con una demanda de refrigeración de 140 kW y 40 kW en los evaporadores de media (MT) y baja temperatura (LT), respectivamente. Tomando como referencia el sistema convencional con R404A (DXS), se proponen los siguientes sistemas transcríticos: Booster (BB); Booster en Paralelo (BP); BP con evaporadores MT sobrealimentados (Ov) (BP+MT-Ov); BP con Multi-eyectores (BP+ME+MT-Ov); y BP con Multi-eyectores y ambos evaporadores MT y LT sobrealimentados (BP+ME+MT-Ov+LT Ov). Cada sistema es evaluado mediante la integración de los modelos de cada equipo, donde los equipos críticos son evaluados con modelos semi-empíricos y los no críticos mediante modelos termodinámicos. Como aporte científico, se modificaron y crearon modelos semi-empíricos basado en principios físicos para los compresores a pistón y scroll, gas cooler/condensador, y multi eyectores, complementado con un sistema de control para estos. Se descubre la mejor forma de modelar el condensador con R744 en 3 zonas discretizando la zona sobrecalentada en 8 subzonas, mientras que el gas cooler es discretizado con un modelo de 4 zonas, delimitadas por los cambios en las propiedades termo-físicas del refrigerante. El modelo del sistema Booster es validado con 2.4% de error en el COP, logrando reducir los errores de los modelos termodinámicos existentes en 3.5%. Se revela que en Chile, los sistemas transcríticos reducen el consumo anual del sistema convencional en un: 5% (BB), 8% (BP), 15% (BP+MT-Ov), 20% (BP+ME+MT-Ov) y 21% (BP+ME+MT-Ov+LT-Ov), acompañadas de reducciones ambientales del DXS en un 77% y un 86%. Sin embargo, comparado con el DXS, con el sistema BB y BP nunca se logra recuperar la inversión inicial, mientras que con los sistemas BP+MT-Ov, BP+ME+MT-Ov y BP+ME+MT-Ov+LT Ov, la inversión se recupera en 7.4, 7.4 y 6.7 años, respectivamente. No se cumple la hipótesis inicial dado que no se encontraron sistemas transcríticos con un período de recuperación de inversión menores a 3 años. Pero si se considera un tiempo menos optimista, de 8 años, se identifican las siguientes soluciones: desde Magallanes hasta Ñuble, el sistema BP+MT-Ov; entre el Maule y Coquimbo, el BP+ME+MT-Ov; desde Atacama hasta Arica y Parinacota, el BP+ME+MT-Ov+LT-Ov. Con el análisis exergoeconómico, se identificaron las posibles mejoras para reducir los elevados costos exergoeconómicos de los sistemas transcríticos: adquirir los compresores a un menor precio, mejorar el diseño del gas cooler/condensador, aumentar el rendimiento de los eyectores y aumentar la temperatura de evaporación de los evaporadores.

show abstract

CO2 system integrated with ejector and mechanical subcooling: A comprehensive assessment

Dai

Zhao

Liu

et al. 2023

Applied Thermal Engineering

View full text Add to dashboard Cite

Thermodynamic Analysis of Transcritical CO2 Ejector Expansion Refrigeration Cycle with Dedicated Mechanical Subcooling

Cited by 9 publications

References 39 publications

Turbulence Model Comparative Study for Complex Phenomena in Supersonic Steam Ejectors with Double Choking Mode

Turbulence Model Comparative Study for Complex Phenomena in Supersonic Steam Ejectors with Double Choking Mode

Modelación de sistemas de refrigeración basados en R744 (CO2) para supermercados en Chile.

CO2 system integrated with ejector and mechanical subcooling: A comprehensive assessment

Contact Info

Product

Resources

About