Microchannel es un buen augurio para el amoníaco como refrigerante

Champaign, Ill. - Moderna tecnología de tubo de microcanales - ampliamente utilizado en la industria automotriz para intercambiadores de calor - ofrece una excelente oportunidad para repensar el uso de amoníaco como refrigerante, dicen los científicos de la Universidad de Illinois.

En un reciente estudio de factibilidad, los investigadores de interfaz de usuario utilizan un intercambiador de calor de microcanal disponible comercialmente para crear un sistema de refrigeración 15 kilovatios con la carga de amoníaco más pequeño del mundo. Una técnica similar podría ser utilizado para reducir significativamente la cantidad de amoníaco en grandes enfriadores.

El amoníaco es ampliamente aceptado como el refrigerante más eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, su olor desagradable y toxicidad leve han limitado su uso a las plantas industriales lejos de zonas densamente pobladas. Para reducir el riesgo y ampliar las aplicaciones en las áreas urbanas, la cantidad de amoníaco necesario para cargar los sistemas de refrigeración y aire acondicionado debe reducirse sustancialmente.

"Los nuevos diseños de intercambiadores de calor de microcanales permiten cargas de refrigerante mucho más pequeñas que se utilizan que en los intercambiadores de calor convencionales", dijo Pega Hrnjak (pronunciado PEG-uh HER-nee-ak), un profesor de la interfaz de usuario de la ingeniería mecánica e industrial y co-director de Aire Acondicionado y Refrigeración Center de la universidad. "Cargos en estos sistemas podrían ser cientos de veces más pequeño que en los sistemas convencionales."

Para explorar la factibilidad de usar condensadores enfriados por aire con tubos de microcanales y amoníaco como refrigerante, Hrnjak y graduado asistente de investigación Andrew Litch construyeron una instalación experimental de la enfriadora. La instalación de laboratorio consistió en un túnel de recirculación calorimétrico viento, un banco de pruebas enfriador de amoníaco y un bucle de recuperación de calor de glicol bombeado.

Luego, los investigadores evaluaron dos condensadores de aluminio de tamaño similar: uno con una disposición de tubo de microcanal paralelo y el otro con un tubo macrochannel serpentina única. Las mediciones de transferencia de calor, caída de presión y la carga se tomaron sobre una variedad de condiciones de funcionamiento.

"El sistema de microcanales superó significativamente el sistema convencional," dijo Hrnjak. "La cantidad de refrigerante se redujo varias veces, mientras que aumenta significativamente la capacidad de transferencia de calor."

El uso de tubos de microcanales, Hrnjak y Litch redujeron con éxito la carga de refrigerante a 2,5 onzas de amoniaco por tonelada de capacidad del evaporador - considerablemente más bajos que los 12,5 onzas por tonelada utilizados en los refrigeradores actuales amoníaco refrigerados por aire. Una mayor reducción de carga sería posible a través de un mejor diseño de las cabeceras de condensador y la optimización del intercambiador de calor en su conjunto, dijo Hrnjak.

"Esto no sólo es una excelente manera de reducir la carga de refrigerante, sino también para reducir drásticamente el tamaño del condensador," dijo Hrnjak. "Chillers podrían reducirse a casi un tercio de su tamaño actual."