Study and development of low-GWP mixtures for commercial condensing units and ultra-low temperature systems
llistat de metadades
Author
Director
Llopis, Rodrigo
Nebot-Andres, Laura
Tutor
Llopis, Rodrigo
Date of defense
2025-07-23
Pages
432 p.
Department/Institute
Universitat Jaume I. Escola de Doctorat
Doctorate programs
Programa de Doctorat en Tecnologies Industrials i Materials
Abstract
This PhD thesis develops low- or negligible-GWP refrigerant mixtures to improve energy efficiency and reduce refrigerants’ GWP in two key areas: medium-capacity CO2 systems and ultra-low temperature (ULT) autocascade systems. For CO2 systems, small additions of secondary refrigerants enhance energy performance. Experimentally, the mixture CO2/R152a achieved up to 11.2% COP improvement in basic cycle, whereas with advanced configurations the improvements were around 3%. With parallel compression cycle, new separation phenomena are unveiled. In the ULT segment, the thesis presents the first full thermodynamic analysis of an autocascade system using a novel calculation method based on liquid density. The optimal mixture (R600a/R1150 [70/30%]) and system enhancements, such as a capillary optimization, compressor replacement and recuperative low-temperature heat exchanger, increased COP from 0.144 to 0.338. Overall, this work proposes efficient, lower-impact alternatives to high-GWP refrigerants in two critical application segments.
Keywords
Low-GWP; Mixtures; Ultra-low temperature; Condensing units; CO2; Autocascade
Subjects
62 - Engineering; 620 - Materials testing. Commercial materials. Economics of energy
Knowledge Area
Note
Compendi d'articles, Doctorat internacional
Recommended citation
Rights
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.