Quando si parla di analisi performance dinamiche di sistemi a fluido bi-fasico, come quello di una pompa di calore, la simulazione dinamica di sistema è lo strumento ideale. Simcenter Amesim contiene un set di modelli per la rappresentazione cicli Rankine refrigeranti e pompe di calore. 

Nel video più in basso, analizziamo il caso di una pompa di calore con le seguenti caratteristiche:

• R410A
• Temperatura di Condensazione: -10°C
• Subcooling all’outlet del Condensatore: -5°C
• Temperatura di Evaporazione: 45°C
• Superheat all’outlet dell’ evaporatore: 10°C

Con queste informazioni, il ciclo è completamente definito (data una compressione isentropica), e possiamo calcolare il coefficient of performance (COP) del sistema.

Scopri come modellare una pompa di calore in Simcenter Amesim, in questo video:

Più in basso il dettaglio in 3 step:

Le nuove feature di  Simcenter Amesim 2019.1 semplificano il processo di modellazione, grazie al database di fluidi refrigeranti e rispettive proprietà, che ora è presente in Simcenter Amesim.

E’ disponibile una visualizzazione diretta delle proprietà dei fluidi, che mostra i cicli e le proprietà del fluido in steady state.

Heat pump definition

As a first step, it is important to know what the condensing and evaporating pressures are. Using the two-phase fluid properties app of Simcenter Amesim, these are very easily obtained:

• Condensing pressure: P=27.27barA
• Evaporating pressure: P=5.73barA

Assessing the condensing pressure using the two-phase fluid properties app of Simcenter Amesim

Apriamo la app per l’analisi del ciclo termodinamico, direttamente dalla app space e crea il ciclo. 

La comodità della app è quella di non dover nemmeno cercare il proprio componente nelle librerie.

#1 Contesto: seleziona il fluido da uilizzare, e esaminane le caratteristiche. Il database completo della libreria Two-phase flow di Simcenter Amesim è a disposizione dell’utente ed è possibile scegliere l’equazione di stato

Fluid selection

#2 Settings: Definisci il ciclo termodinamico e visualizza i diagrammi P-h e T-s. Per ogni punto di trasformazione inlet outlet è possibile riutilizzare punti esistenti o definirli da zero. Nello screenshot più in basso, l’evaporatoreè legato all’espansione precedente e l’outlet state è definito con una perdita di carico a zero e un superheat target di 5°C.

Cycle definition

#3 Post processing: I punti chiave delle transformazioni vengono mostrate. Specificando quale trasformazione porti il lavoro (compressione) richiesto, e lo scambio termico utile (evaporatore), il COP è calcolato automaticamente a 3.4825.

Performance evaluation

A questo punto, il COP corrisponde a un ciclo ideale, visto che diverse ipotesi sono state fatte :

• perdita di carico pari a zero sia al condensatore che all’evaportatore
• espansione isentropica con zero scambio termico nel percorso
• uno stadio di compressione con un efficienza pari a 1 (isentropic).

Andiamo a modificare l’ultima ipotesi, visto che è quella che impatta maggiormente il valore COP . Ecco il valore che assume il COP al variare dell’efficienza isentropica della compressione:

COP values for different isentropic efficiencies of the compression