Évaluation de la deuxième loi de l'éther diméthylique et de ses mélanges dans les systèmes de réfrigération domestique

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 275 (2023) Citer cet article

759 Accès

Détails des métriques

L'éther diméthylique (DME) et son mélange de réfrigérants (R429A, R435A et R510A) sont considérés dans l'analyse de la deuxième loi de cette étude comme substituts potentiels au R134a. Les performances de divers réfrigérants dans un système de réfrigération à compression de vapeur sont examinées à l'aide du progiciel de conception CYCLE D. Le logiciel REFPROP 9.0 est utilisé pour extraire tous les paramètres thermiques et physiques du DME et de son mélange de réfrigérants. Les paramètres de performance de la deuxième loi tels que les défauts d'efficacité, la génération d'entropie et l'efficacité énergétique sont discutés. Les réfrigérants R429A et R510A sont plus économes en énergie que le R134a sur une plage de températures de condensation de 30 à 55 °C à une température d'évaporation de − 10 °C. Le R134a a été dépassé par le R429A et le R510A en termes d'efficacité exergétique de 2,08 et 0,43 %, respectivement. En comparaison avec d'autres pertes dans différents composants, la perte exergique du compresseur est plus importante, représentant 37 à 40 % de la perte exergique totale. En utilisant le RE170 et ses mélanges, le système de réfrigération à compression de vapeur fonctionne souvent mieux selon la deuxième loi que le R134a.

Le résultat montre que les défauts d’efficacité du compresseur sont les plus importants, suivis du condenseur et de l’évaporateur. Ainsi, l’amélioration de la conception d’un compresseur est de la plus haute importance pour améliorer les performances du système en réduisant l’irréversibilité globale.

Le R134a est utilisé efficacement dans les réfrigérateurs domestiques (GWP 1430) comme alternative aux CFC, qui ont un ODP et un GWP1,2 élevés. Le Protocole de Kyoto de 1997 l'a désigné comme gaz à effet de serre ; ainsi, sa production et son utilisation cesseront dans les prochaines décennies. En conséquence, des réfrigérants écologiques prendront leur place3,4. Selon la réglementation européenne, il est désormais indispensable de trouver un fluide frigorigène de remplacement avec un faible GWP5,6. Le tableau 1 répertorie les caractéristiques physiques des réfrigérants étudiés. Selon Nicholas Cox7, l'absence de glissement de température et de séparation rend le diméthyléther plus performant que le mélange d'hydrocarbures. Valentinapostol et al.8 effectuent une analyse thermodynamique comparative en utilisant les réfrigérants R717, R12, R134A, R22, DME et mélangent R404A, R407C dans un système de réfrigération. Le DME pourrait être utilisé comme réfrigérant et comme bon substitut au R12 et au R134a, selon les résultats de cette étude.

Le diméthyléther (DME, C2H6O), selon BM Adamson9, possède un certain nombre de caractéristiques souhaitables en remplacement du R134a. Quelques-uns d'entre eux sont des capacités de transfert de chaleur améliorées, une stabilité pression/température favorable avec des lubrifiants naturels, un accès relativement peu coûteux et rapide. Il est également très écologique et compatible avec la majorité des matériaux utilisés dans les systèmes de réfrigération.

Divers chercheurs10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31 ont analysé les performances thermiques du magnétoscope. systèmes avec DME et ses mélanges. Le résultat indique que les réfrigérants étudiés sont considérés comme des alternatives possibles au R134a. Ki-Jung Park et al.32 ont étudié les performances du purificateur d'eau domestique utilisant le R429A. Les résultats indiquent que la température de refoulement du compresseur et la consommation d'énergie sont de 13,40 C et 28,9 % inférieures à celles du R134a. Choedaeseong et al.33 ont étudié les performances du R435A (une combinaison de DME et de R152a) en remplacement des purificateurs d'eau domestiques au R134a. Par rapport au HFC 134a, la consommation électrique et les températures de rejet étaient respectivement inférieures de 12,7 % et 3,7 °C. Grâce à l'utilisation du R510A, Ki-Jung Park et al.34 ont examiné les performances des purificateurs d'eau domestiques. Le résultat indique que la température de refoulement du compresseur et la consommation d'énergie sont de 3,70 C et 22,3 % inférieures par rapport au R134a35,36. Dans cette étude, les performances du système selon la deuxième loi sont étudiées avec les réfrigérants RE170, R429A, R435A et R510A comme alternatives possibles au R134a.