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Title: Diseño y construcción de un prototipo portátil no invasivo para el análisis de sistemas de refrigeración por compresión de vapor para el laboratorio de termodinámica de la FIM – EPN.
Authors: Pillajo Paucar, Omar Alexander
Keywords: EVALUACIÓN ENERGÉTICA
CICLOS DE REFRIGERACIÓN
TEMPERATURA SUPERFICIAL
MECÁNICA
Issue Date: Nov-2022
Publisher: Quito : EPN, 2022.
Citation: Pillajo Paucar, O.A.(2022).Diseño y construcción de un prototipo portátil no invasivo para el análisis de sistemas de refrigeración por compresión de vapor para el laboratorio de termodinámica de la FIM – EPN. 230 páginas. Quito : EPN.
Abstract: In this project, a non-invasive portable equipment is developed to evaluate conventional refrigeration systems. The prototype has a physical part and a virtual part. The physical part of the equipment consists of a protective casing, an electronic system with an Arduino board and six K-type thermocouples, which have the advantage of being removable. The virtual part is a graphical interface created in Python and is called Cooling Cycle Tester (CCT). The CCT is an executable file that allows to obtain refrigerant property values and to perform thermodynamic calculations of the vapor compression refrigeration cycle for a variety of refrigerants in real time. The work is based on thermodynamic principles and some valid approximations, such as constant pressures in the heat exchangers, the polytropic compression, the first law of thermodynamics, the performance coefficient, and an experimental validation is carried out. For the development of the physical part, some variables and instruments are identified, so that they allow the evaluation of refrigeration systems in a non-invasive way, based on the temperature as the main variable. The properties of different refrigerants are calculated using the Coolprop library programmatically in the Python IDE. In addition, the graphic interface created, named Cooling Cycle Tester (CCT), allows the user to interact with condition improvements in subcooling, overheating and energy loss, being an academic program to evaluate the refrigeration systems in the thermodynamics laboratory. Finally, the results obtained with the CCT are verified by developing first a preliminary group of tests on three refrigeration systems and after, a conclusive test over them. The preliminary tests showed a temperature deviation between 5 and 6 °C in the condensation process, between the temperatures recorded by the CCT and the temperature associated with the pressure of the mounted manometers. Considering the temperature associated with the pressure gauge as a trusted reference value, the CCT high system temperatures are adjusted by 5 °C, reducing the compression work error from 25% to approximately 10%, for all cases analyzed
Description: En el presente trabajo de titulación se desarrolla un equipo portátil no invasivo para evaluar sistemas de refrigeración convencional. El equipo cuenta con una parte física y una virtual. La parte física del equipo consta de una carcasa protectora, un sistema electrónico con una placa Arduino y seis termopares tipo K, los cuales tienen la ventaja de ser desmontables. La parte virtual es una interfaz gráfica creada mediante programación en Python de nombre Cooling Cycle Tester (CCT). El CCT es un archivo ejecutable que permite obtener propiedades y realizar cálculos termodinámicos del ciclo de refrigeración por compresión de vapor para una variedad de refrigerantes en tiempo real. El trabajo se fundamenta en principios termodinámicos y aproximaciones válidas, como presiones constantes en los intercambiadores de calor, compresión politrópica, calores de entrada y salida, coeficiente de desempeño, y se realiza una validación experimental. Para el desarrollo de la parte física, se identifican variables e instrumentos que permiten evaluar sistemas de refrigeración de manera no invasiva para el sistema, usando como variable principal la temperatura. Las propiedades de los diferentes refrigerantes son calculadas usando la librería Coolprop mediante programación en el IDE de Python. Además, la interfaz gráfica creada, de nombre Cooling Cycle Tester (CCT), permite al usuario interactuar con mejoras en el cambio de condiciones de subenfriamiento, recalentamiento y pérdida de energía, haciendo didáctico el programa para evaluar sistemas de refrigeración presentes en el laboratorio de termodinámica. Finalmente, los resultados obtenidos con el CCT son verificados desarrollando pruebas preliminares y una concluyente a tres equipos de refrigeración. Las pruebas preliminares mostraron una desviación de temperatura entre los 5 y 6 °C en el proceso de condensación, entre las temperaturas registradas por el CCT y la temperatura en los estados de saturación asociada a la presión de los manómetros del propio equipo. Considerando la temperatura asociada a la presión del manómetro como valor referencial de mayor confiabilidad, se ajusta 5 °C las temperaturas del sistema de alta del CCT, reduciendo el error del trabajo de compresión de 25% a 10 % aproximadamente, en todos los casos analizados
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23462
Appears in Collections:Tesis Mecánica (IM)

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