Análisis Energético de una Bomba de Calor Modificada (AHPTP) para Aplicaciones en el Sector Industrial

Quimica Hoy Pub Date : 2022-09-30 DOI:10.29105/qh11.03-299
Fátima Rubí Villareal Silva, Sanal Kozhiparambil Chandran?,, Andrea Cerdán-Pasarán, S. Lugo Loredo, J. A. Hernández Magallanes
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Abstract

Las bombas de calor modificadas (AHPTP) presentan un novedoso sistema que tiene la capacidad de aprovechar dos fuentes térmicas como energías de activación de un proceso. En el presente estudio se propon2e la utilización de una fuente solar y una fuente industrial como energías térmicas de alimentación, y el H2O-LiBr como solución de trabajo. El AHPTP utiliza la fuente de calor industrial introducida en el ciclo para generar un refrigerante que tendrá la capacidad de producir potencia de expansión mediante una turbina. Por su parte, la fuente de calor solar se utiliza para crear más cantidad de refrigerante que se servirá para la revalorización de energía en el absorbedor. El sistema propuesto se puede aplicar en cualquier región que tenga al menos una fuente de calor de 120 °C. En las áreas industriales existen procesos con hornos que emiten gases residuales a la atmósfera a altas temperaturas. Por ejemplo, la industria siderúrgica genera calor residual a temperaturas de entre 70-230 °C, este nivel energético se puede suministrar al generador de alta presión del AHPTP. Para el generador de baja presión, se proponen colectores solares que obtienen energía térmica en rangos de 80-100 °C. Para el análisis del AHPT?P se propone un caso de estudio donde se modela y simula la fuente industrial en 150 °C, la fuente solar a 90 °C, una temperatura de condensación de 40 °C, y una variación de RP de 1.5 a 4. Como resultado, se alcanzan coeficientes de desempeño energéticos y exergéticos de 0.56 y 0.89, con RP de 2.5 y 1.5, respectivamente. Además, el AHPTP puede producir hasta 463.4 kW de potencia en la turbina, lo que puede reducir 1,720 toneladas de CO2 eqg/año.
工业应用的改性热泵(AHPTP)的能量分析
改进热泵(AHPTP)提出了一种新的系统,能够利用两种热源作为过程的活化能。在本研究中,建议使用太阳能和工业来源作为热能的来源,H2O-LiBr作为工作解决方案。AHPTP利用引入循环的工业热源来产生一种制冷剂,这种制冷剂有能力通过涡轮机产生膨胀动力。另一方面,太阳能热源被用来产生更多的冷却剂,这些冷却剂将用于吸收器的能量再循环。该系统可应用于任何至少有120°C热源的地区。在工业领域,有些过程中,熔炉在高温下向大气中排放废气。例如,钢铁工业在70-230°C之间产生余热,这个能量水平可以提供给AHPTP的高压发生器。对于低压发电机,建议在80-100°C范围内获得热能的太阳能集热器。用于AHPT分析?提出了一个案例研究,其中工业源在150°C,太阳能源在90°C,冷凝温度为40°C, RP变化为1.5 - 4。因此,能量和火用性能系数分别为0.56和0.89,RP分别为2.5和1.5。此外,AHPTP可以产生高达463.4 kW的涡轮机功率,每年可以减少1720吨二氧化碳eqg。
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