ES2961828T3 - Cold and electricity production system from a low temperature thermal source, which allows adjusting the relationship between cold production and electricity production - Google Patents

Cold and electricity production system from a low temperature thermal source, which allows adjusting the relationship between cold production and electricity production Download PDF

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ES2961828T3 ES22183504T ES22183504T ES2961828T3 ES 2961828 T3 ES2961828 T3 ES 2961828T3 ES 22183504 T ES22183504 T ES 22183504T ES 22183504 T ES22183504 T ES 22183504T ES 2961828 T3 ES2961828 T3 ES 2961828T3
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Hai Trieu Phan
Simone Braccio
Nicolas Tauveron
Pierres Nolwenn Le
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Universite Savoie Mont Blanc
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    • F25B15/04Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being ammonia evaporated from aqueous solution
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    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves

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Abstract

Sistema de producción de frío y electricidad a partir de una fuente térmica de baja temperatura, que permite ajustar la relación entre producción de frío y producción eléctrica. Sistema de producción de energía fría y eléctrica que comprende: - un desorbedor, denominado generador (1), - un condensador (2), - un evaporador (3), - un absorbente (4), - un circuito de fluido absorbente. (100) en el que circula un fluido de trabajo que comprende un refrigerante y un absorbente, el circuito fluídico (100) que conecta el generador (1) al condensador (2), el condensador (2) al evaporador (3), el evaporador (3) al amortiguador (4) y del amortiguador (4) al generador (1), - una turbina supersónica (5) dispuesta en el circuito de fluido (100) entre el generador (1) y el amortiguador (4) sin pasar por el condensador (2) y el evaporador (3), estando configurada la turbina para operar un generador eléctrico para producir electricidad, - al menos un eyector (50) dispuesto en el circuito fluídico entre el generador y la turbina. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)Cold and electricity production system from a low temperature thermal source, which allows adjusting the relationship between cold production and electrical production. Cold and electrical energy production system that comprises: - a desorber, called a generator (1), - a condenser (2), - an evaporator (3), - an absorber (4), - an absorbent fluid circuit. (100) in which a working fluid that comprises a refrigerant and an absorbent circulates, the fluidic circuit (100) that connects the generator (1) to the condenser (2), the condenser (2) to the evaporator (3), the evaporator (3) to the damper (4) and from the damper (4) to the generator (1), - a supersonic turbine (5) arranged in the fluid circuit (100) between the generator (1) and the damper (4) without pass through the condenser (2) and the evaporator (3), the turbine being configured to operate an electrical generator to produce electricity, - at least one ejector (50) arranged in the fluidic circuit between the generator and the turbine. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Sistema de producción de frío y de electricidad a partir de una fuente térmica de baja temperatura, que permite ajustar la relación entre la producción de frío y la producción de electricidad Cold and electricity production system from a low temperature thermal source, which allows adjusting the relationship between cold production and electricity production

Campo técnico Technical field

La presente invención se refiere al campo de los sistemas termodinámicos para la coproducción de energía eléctrica y de energía térmica, más particularmente energía fría, a partir de una fuente térmica de baja temperatura. The present invention relates to the field of thermodynamic systems for the co-production of electrical energy and thermal energy, more particularly cold energy, from a low temperature thermal source.

Las aplicaciones de la invención son numerosas, entre las que se pueden citar el campo de los sistemas estacionarios, con fuentes térmicas tales como descargas térmicas de procedimientos industriales, solar térmica, biomasa, geotermia, turbinas de gas. The applications of the invention are numerous, among which we can mention the field of stationary systems, with thermal sources such as thermal discharges from industrial processes, solar thermal, biomass, geothermal, gas turbines.

Técnica anterior Previous technique

Las políticas energéticas actuales plantean el problema de gestionar la fluctuación o intermitencia de las fuentes, pero también de controlar la variabilidad de los picos de demanda de energía, valorizando al mismo tiempo fuentes de calor de bajo nivel térmico, típicamente de 80 a 150°C, tales como la energía solar térmica, los calores residuales abundantes pero de bajo contenido exergético. Current energy policies pose the problem of managing the fluctuation or intermittency of sources, but also of controlling the variability of energy demand peaks, while valuing low thermal level heat sources, typically 80 to 150°C. , such as solar thermal energy, abundant waste heat but low exergetic content.

Además, hay que prestar especial atención a la producción de frío y de electricidad, demandas energéticas estacionarias que crecen rápidamente y habitualmente responsables de fuertes emisiones de gases de efecto invernadero, en particular durante los picos de demanda. In addition, special attention must be paid to the production of cold and electricity, stationary energy demands that grow rapidly and are usually responsible for high greenhouse gas emissions, particularly during demand peaks.

Este problema es particularmente significativo para el sector de la movilidad ya que es responsable de gran parte del consumo energético y de las emisiones de gases de efecto invernadero tanto de la propia propulsión como de los sistemas a bordo (frío). This problem is particularly significant for the mobility sector since it is responsible for a large part of the energy consumption and greenhouse gas emissions from both the propulsion itself and the on-board (cold) systems.

De hecho, para satisfacer estas necesidades, las especificaciones funcionales de los sistemas que han formulado los inventores se pueden resumir de la siguiente manera: In fact, to satisfy these needs, the functional specifications of the systems that the inventors have formulated can be summarized as follows:

A/ poder generar frío a partir de una fuente de calor de baja temperatura, eventualmente fluctuante o incluso intermitente; A/ be able to generate cold from a low temperature heat source, possibly fluctuating or even intermittent;

B/ poder producir electricidad a partir de una fuente de calor de baja temperatura, eventualmente fluctuante o incluso intermitente; B/ be able to produce electricity from a low temperature heat source, possibly fluctuating or even intermittent;

C/ poder producir simultáneamente frío y de electricidad a partir de una fuente de calor de baja temperatura, eventualmente fluctuante o incluso intermitente; C/ being able to simultaneously produce cold and electricity from a low temperature heat source, possibly fluctuating or even intermittent;

D/ poder regular de manera muy precisa y eficaz la relación entre la producción de frío y la producción de electricidad, preferentemente de forma continua (función D0). D/ being able to regulate very precisely and effectively the relationship between cold production and electricity production, preferably continuously (function D0).

Ningún ciclo termodinámico como tal puede, por sí solo, lograr el conjunto de estas funcionalidades. No thermodynamic cycle as such can, by itself, achieve all of these functionalities.

Los sistemas de absorción amoniaco-agua tienen ventajas ya bien identificadas, como permitir alcanzar temperaturas negativas así como el uso de presiones superiores a la ambiental, en comparación con ciclos de absorción de H2O-LiBr. Por otro lado, tales sistemas no comprenden ningún fluido que pueda contribuir a la destrucción de la capa de ozono o al aumento del efecto invernadero, como es el caso con la mayoría de los fluidos orgánicos utilizados en refrigeración. Ammonia-water absorption systems have already well-identified advantages, such as allowing negative temperatures to be reached as well as the use of pressures higher than ambient, compared to H2O-LiBr absorption cycles. On the other hand, such systems do not comprise any fluid that could contribute to the destruction of the ozone layer or the increase in the greenhouse effect, as is the case with most organic fluids used in refrigeration.

Por otro lado, ya se han conceptualizado sistemas híbridos para la coproducción de electricidad y de frío. On the other hand, hybrid systems have already been conceptualized for the co-production of electricity and cold.

Se conoce así de la publicación [1] un sistema de coproducción de electricidad y de frío con un intercambiador interno. Para ello, el funcionamiento del sistema se basa en un ciclo que combina un ciclo de Rankine y un ciclo de producción de frío por absorción. Los diferentes componentes del sistema están dispuestos en serie en un circuito fluídico cerrado. El sistema descrito en esta publicación no permite hacer variar las condiciones de producción de electricidad y de frío. La producción de frío y la producción de electricidad son siempre simultáneas. Thus, a system for co-production of electricity and cold with an internal exchanger is known from the publication [1]. To achieve this, the operation of the system is based on a cycle that combines a Rankine cycle and a cold production cycle by absorption. The different components of the system are arranged in series in a closed fluidic circuit. The system described in this publication does not allow the conditions of electricity production and cold to be varied. The production of cold and the production of electricity are always simultaneous.

Se conoce también de la publicación [2] y de la solicitud de patente EP3748274A1, un sistema para producir energía térmica y energía eléctrica que comprende un dispositivo de absorción que comprende un absorbente, un generador, un condensador, un evaporador y un circuito fluídico de absorción capaz de recibir una disolución de trabajo que comprende un refrigerante y un absorbente, preferiblemente el par amoníaco/agua (NH3/H2O), conectando el circuito fluídico el generador al condensador, el condensador al evaporador, el evaporador al absorbente y el absorbente al generador, comprendiendo el sistema además un compresor reversible de tipo turbomáquina en combinación con un módulo de gestión de la circulación del fluido refrigerante de manera a garantizar en un primer modo de funcionamiento una producción de energía eléctrica alternativamente con una producción de frío o de calor, y en un segundo modo de funcionamiento para garantizar una producción de energía eléctrica. El sistema descrito es compacto, con un número limitado de componentes y un coste reducido, lo que permite además una posible integración en aplicaciones no estacionarias. Sin embargo, en este sistema según la publicación [2] y el documento EP3748274A1, las funciones B/ y D/ antes mencionadas no son necesariamente posibles debido a: Also known from publication [2] and patent application EP3748274A1, a system for producing thermal energy and electrical energy comprising an absorption device comprising an absorber, a generator, a condenser, an evaporator and a fluidic circuit of absorption capable of receiving a working solution comprising a refrigerant and an absorbent, preferably the ammonia/water pair (NH3/H2O), the fluidic circuit connecting the generator to the condenser, the condenser to the evaporator, the evaporator to the absorbent and the absorbent to the generator, the system also comprising a reversible turbomachine type compressor in combination with a cooling fluid circulation management module in order to guarantee in a first mode of operation a production of electrical energy alternatively with a production of cold or heat, and in a second mode of operation to guarantee the production of electrical energy. The system described is compact, with a limited number of components and a low cost, which also allows possible integration in non-stationary applications. However, in this system according to publication [2] and document EP3748274A1, the aforementioned functions B/ and D/ are not necessarily possible due to:

• la importancia de las fugas que conducen a pérdidas para caudales muy pequeños en una máquina volumétrica tipo expansor, tal como un dispositivo denominado “scroll” en inglés; • the importance of leaks leading to losses for very small flow rates in an expander-type volumetric machine, such as a scroll device;

• el comportamiento no nominal para un expansor de tipo turbomáquina, por ejemplo una turbina axial, que implica una relación precisa entre caudal y presión de entrada en el expansor. • non-nominal behavior for a turbomachine type expander, for example an axial turbine, which implies a precise relationship between flow and inlet pressure in the expander.

Se conoce también de la patente ES2512990B1 un sistema de coproducción de electricidad y de frío que comprende, además de los componentes tradicionales de un sistema que implementa un ciclo de absorción, un expansor y un eyector dispuesto aguas abajo del expansor, que no tiene ningún impacto positivo en la producción de electricidad. La función D/ no es posible con un sistema según el documento ES2512990B1. Además, al leer este documento, no queda claro cómo se divide el caudal del fluido de trabajo entre la producción de frío y la producción eléctrica y si es posible variar la relación. Also known from patent ES2512990B1 is a system for co-production of electricity and cold that comprises, in addition to the traditional components of a system that implements an absorption cycle, an expander and an ejector arranged downstream of the expander, which has no impact positive in electricity production. The D/ function is not possible with a system according to document ES2512990B1. Furthermore, when reading this document, it is not clear how the working fluid flow rate is divided between cold production and electrical production and whether it is possible to vary the relationship.

Por otro lado, se han utilizado recientemente eyectores de sección variable en ciclos mecánicos de compresión de vapor, con el objetivo de mejorar los rendimientos de estos ciclos fuera del punto nominal: véase por ejemplo la publicación [3]. On the other hand, variable section ejectors have recently been used in mechanical vapor compression cycles, with the aim of improving the performance of these cycles outside the nominal point: see for example the publication [3].

Por lo tanto, existe la necesidad de proponer un sistema de coproducción de frío y de electricidad que permite cumplir todas las funciones de las especificaciones mencionadas anteriormente, es decir, las funciones A/ y D/ y preferiblemente además la función D0/. Therefore, there is a need to propose a cold and electricity co-production system that allows all the functions of the specifications mentioned above to be fulfilled, that is, functions A/ and D/ and preferably also function D0/.

El documento de patente EP 3748 137 A1 y la publicación [4] describen también los sistemas de producción de frío y de energía eléctrica. The patent document EP 3748 137 A1 and the publication [4] also describe the cold and electrical energy production systems.

Presentación de la invención Presentation of the invention

Para ello, la invención tiene por objeto un sistema de producción de frío y de energía eléctrica que comprende: To this end, the object of the invention is a cold and electrical energy production system that comprises:

• un desorbedor, denominado generador, • a desorber, called a generator,

• un condensador, • a capacitor,

• un evaporador, • an evaporator,

• un absorbente, • an absorbent,

• un circuito fluídico de absorción en el que circula un fluido de trabajo que comprende un refrigerante y un absorbente, conectando el circuito fluídico el generador al condensador, el condensador al evaporador, el evaporador al absorbente y el absorbente al generador, • an absorption fluidic circuit in which a working fluid circulates that comprises a refrigerant and an absorbent, the fluidic circuit connecting the generator to the condenser, the condenser to the evaporator, the evaporator to the absorbent and the absorbent to the generator,

• una turbina supersónica dispuesta en el circuito fluídico entre el generador y el absorbente con derivación del condensador y del evaporador, estando configurada la turbina para accionar un generador eléctrico para producir electricidad, • a supersonic turbine arranged in the fluidic circuit between the generator and the absorber with bypass of the condenser and the evaporator, the turbine being configured to drive an electrical generator to produce electricity,

• al menos un eyector dispuesto en el circuito fluídico entre el generador y la turbina. • at least one ejector arranged in the fluidic circuit between the generator and the turbine.

Por “turbina supersónica” se entiende aquí y en el ámbito de la invención, una turbina cuya velocidad nominal de funcionamiento es un flujo supersónico a alta velocidad. By “supersonic turbine” is meant here and within the scope of the invention, a turbine whose nominal operating speed is a high-speed supersonic flow.

El eyector puede ser un eyector simple o con una sección de cuello variable. The ejector may be a simple ejector or with a variable neck section.

Por “eyector” se entiende aquí y en el ámbito de la invención, un conjunto mecánico que aprovecha la depresión creada por el efecto Venturi y que permite comprimir un fluido secundario mezclándolo con un fluido primario presurizado, no comprendiendo el conjunto piezas móviles que transmiten energía a los fluidos. By "ejector" is understood here and in the scope of the invention, a mechanical assembly that takes advantage of the depression created by the Venturi effect and that allows a secondary fluid to be compressed by mixing it with a pressurized primary fluid, the assembly not comprising moving parts that transmit energy. to the fluids.

Por “eyector con sección de cuello variable” se entiende aquí y en el ámbito de la invención un eyector en el que se pueden hacer variar las dimensiones del eyector, que son principalmente los diámetros de la sección de cuello sónico y/o del mezclador. By “ejector with variable neck section” here and in the scope of the invention is meant an ejector in which the dimensions of the ejector can be varied, which are mainly the diameters of the sonic neck section and/or of the mixer.

Ventajosamente, el fluido de trabajo comprende como fluido refrigerante amoniaco (NH3) y como absorbente agua (H2O). Pueden convenir otros pares de refrigerante/absorbente. Advantageously, the working fluid comprises ammonia (NH3) as a cooling fluid and water (H2O) as an absorbent. Other refrigerant/absorbent pairs may be appropriate.

Según una realización ventajosa, el circuito fluídico comprende un intercambiador dispuesto en una línea fluídica de derivación, en derivación de la conexión fluídica entre el evaporador y el absorbente, estando conectada la línea de derivación al inyector del fluido secundario del eyector, de modo que el intercambiador calienta el fluido secundario antes de que entre en el eyector. According to an advantageous embodiment, the fluidic circuit comprises an exchanger arranged in a fluidic bypass line, derived from the fluidic connection between the evaporator and the absorbent, the bypass line being connected to the injector of the secondary fluid of the ejector, so that the exchanger heats the secondary fluid before it enters the ejector.

Preferiblemente, la turbina está configurada para accionar la bomba de circulación del fluido de trabajo. Preferably, the turbine is configured to drive the working fluid circulation pump.

Según una realización ventajosa, el sistema comprende un rectificador de fluido refrigerante, dispuesto entre el generador y el condensador. According to an advantageous embodiment, the system comprises a refrigerant fluid rectifier, arranged between the generator and the condenser.

Según esta realización y una variante ventajosa, los flujos de las disoluciones denominadas ricas y pobres del fluido de trabajo se separan a la salida del generador o a la salida del rectificador. According to this embodiment and an advantageous variant, the flows of the so-called rich and lean solutions of the working fluid are separated at the outlet of the generator or at the outlet of the rectifier.

Según otra variante ventajosa, el fluido, a la salida de la bomba de circulación del fluido de trabajo, se utiliza como fuente de frío del rectificador. According to another advantageous variant, the fluid, at the outlet of the working fluid circulation pump, is used as a cold source of the rectifier.

Según otra realización ventajosa, el sistema comprende una línea fluídica de desviación entre el eyector y el absorbente, de manera a aumentar la presión del fluido de trabajo en este último. According to another advantageous embodiment, the system comprises a fluidic diversion line between the ejector and the absorber, in order to increase the pressure of the working fluid in the latter.

Ventajosamente, el sistema comprende, como fuente de calor, un calor de baja temperatura, ventajosamente comprendida entre 70°C y 150°C. Advantageously, the system comprises, as a heat source, low temperature heat, advantageously between 70°C and 150°C.

La invención también tiene por objeto un procedimiento para producir energía eléctrica y energía térmica implementado mediante un sistema como el descrito anteriormente que comprende: The object of the invention is also a procedure for producing electrical energy and thermal energy implemented by means of a system such as the one described above that comprises:

• en un primer modo de funcionamiento de producción de frío únicamente, la circulación del fluido de trabajo en el circuito fluídico sucesivamente a través del generador, del condensador, del evaporador, después del absorbente y después de nuevo en el generador; • in a first mode of operation of cold production only, the circulation of the working fluid in the fluidic circuit successively through the generator, the condenser, the evaporator, then the absorber and then again in the generator;

• en un segundo modo de funcionamiento para producir energía eléctrica únicamente, la circulación del fluido de trabajo en el circuito fluídico sucesivamente a través del generador, de la turbina supersónica asociada a un generador eléctrico, del absorbente y después de nuevo en el generador; • in a second mode of operation to produce electrical energy only, the circulation of the working fluid in the fluidic circuit successively through the generator, the supersonic turbine associated with an electrical generator, the absorber and then again in the generator;

• en un tercer modo de funcionamiento de coproducción de frío y de energía eléctrica, la circulación de una parte del fluido de trabajo en el circuito fluídico sucesivamente a través del generador, del condensador, del evaporador, después del absorbente, después de nuevo en el generador, y la otra parte del fluido de trabajo pasa sucesivamente a través del generador, de la turbina supersónica asociada a un generador eléctrico, del absorbente y después de nuevo en el generador; • in a third mode of operation of co-production of cold and electrical energy, the circulation of a part of the working fluid in the fluidic circuit successively through the generator, the condenser, the evaporator, then the absorber, then again in the generator, and the other part of the working fluid passes successively through the generator, the supersonic turbine associated with an electrical generator, the absorber and then back into the generator;

• en un cuarto modo de funcionamiento para coproducir frío y energía eléctrica con una relación regulada entre producción de frío y producción eléctrica, la circulación de una parte del fluido de trabajo en el circuito fluídico sucesivamente a través del generador, del condensador, del evaporador y después del absorbente, después de nuevo en el generador, y la otra parte del fluido de trabajo sucesivamente a través del generador, del eyector, de la turbina supersónica asociada con un generador eléctrico, del absorbente y después de nuevo en el generador. • in a fourth mode of operation to co-produce cold and electrical energy with a regulated relationship between cold production and electrical production, the circulation of a part of the working fluid in the fluidic circuit successively through the generator, the condenser, the evaporator and after the absorber, then again in the generator, and the other part of the working fluid successively through the generator, the ejector, the supersonic turbine associated with an electrical generator, the absorber and then again in the generator.

La invención también tiene como objeto el uso de un sistema de producción de frío y de energía eléctrica como el descrito anteriormente para una producción eléctrica con una potencia superior a 100 kWe. The object of the invention is also the use of a cold and electrical energy production system as described above for electrical production with a power greater than 100 kWe.

Así, la invención consiste esencialmente, a partir de un sistema de producción de electricidad y de frío tal y como se describe en la solicitud EP3748274A1 elegir una turbina supersónica para reducir el flujo de fuga y garantizar la eficacia de la producción eléctrica, y añadir aguas arriba un eyector simple o de sección variable, que permite aumentar de manera continua la producción de frío manteniendo al mismo tiempo la eficacia de la producción eléctrica. Thus, the invention essentially consists, based on an electricity and cold production system as described in application EP3748274A1, choosing a supersonic turbine to reduce the leakage flow and guarantee the efficiency of electrical production, and adding water At the top is a simple or variable section ejector, which allows for a continuous increase in cold production while maintaining the efficiency of electrical production.

Para realizar los diferentes modos de funcionamiento realizando las funciones A/, B/, C/, D/ y D0/, el sistema comprende un módulo de gestión del fluido de trabajo que controla un conjunto de válvulas de ajustes, dos válvulas de expansión, de las cuales la de apertura regulable y controla la velocidad de la bomba en función de la fluctuación de la fuente de calor o de las necesidades. To carry out the different operating modes by performing the functions A/, B/, C/, D/ and D0/, the system comprises a working fluid management module that controls a set of adjustment valves, two expansion valves, of which the opening is adjustable and controls the speed of the pump depending on the fluctuation of the heat source or needs.

El eyector según la invención permite aumentar el caudal que pasa por la parte fría del circuito del fluido de trabajo y, por lo tanto, la potencia fría producida, manteniendo al mismo tiempo un buen rendimiento de producción eléctrica (función D/). The ejector according to the invention makes it possible to increase the flow rate passing through the cold part of the working fluid circuit and, therefore, the cold power produced, while maintaining good electrical production performance (function D/).

La función D0/ está asegurada por un cambio de la sección del eyector de manera a optimizar el rendimiento para cada condición de funcionamiento. The D0/ function is ensured by a change in the ejector section in order to optimize performance for each operating condition.

Se pueden considerar numerosas aplicaciones para un sistema según la invención, entre las que se pueden citar: Numerous applications can be considered for a system according to the invention, among which can be mentioned:

• como aplicaciones estacionarias, la producción de frío y de electricidad a partir de fuentes de calor de baja temperatura (expulsiones térmicas de procedimientos industriales, solar térmica, biomasa, geotermia, turbinas de gas, redes); • as stationary applications, the production of cold and electricity from low temperature heat sources (thermal expulsions from industrial processes, solar thermal, biomass, geothermal, gas turbines, networks);

• las aplicaciones de transporte con motores de gasolina, diésel y turbinas de gas; • transportation applications with gasoline, diesel and gas turbine engines;

• las aplicaciones de transporte en vehículos híbridos y eléctricos con necesidades de frío. • transport applications in hybrid and electric vehicles with cold requirements.

Otras ventajas y características quedarán más claras con la lectura de la descripción detallada, dada a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras siguientes. Other advantages and characteristics will become clearer upon reading the detailed description, given for illustrative and non-limiting purposes, with reference to the following figures.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

[Fig 1] la Figura 1 representa un esquema general de un sistema según la invención. [Fig 1] Figure 1 represents a general scheme of a system according to the invention.

[Fig 2] la Figura 2 retoma el esquema del sistema según la Figura 1 que funciona según un modo de funcionamiento que permite la producción de frío únicamente a partir de una fuente térmica. [Fig 2] Figure 2 resumes the scheme of the system according to Figure 1 that operates according to an operating mode that allows the production of cold only from a thermal source.

[Fig 3] la Figura 3 retoma el esquema del sistema según la Figura 1 funcionando según un modo de funcionamiento que permite la producción de energía eléctrica únicamente a partir de una fuente térmica. [Fig 3] Figure 3 resumes the scheme of the system according to Figure 1, operating according to an operating mode that allows the production of electrical energy only from a thermal source.

[Fig 4] la Figura 4 retoma el esquema del sistema según la Figura 1 funcionando según un modo de funcionamiento que permite la coproducción simultánea de energía eléctrica y de frío a partir de una fuente térmica. [Fig 4] Figure 4 resumes the scheme of the system according to Figure 1, operating according to an operating mode that allows the simultaneous co-production of electrical and cold energy from a thermal source.

[Fig 5] la Figura 5 retoma el esquema del sistema según la Figura 1 funcionando según un modo de funcionamiento que permite la coproducción simultánea de energía eléctrica y de frío a partir de una fuente térmica, con la posibilidad de ajustar la relación entre producción de frío y producción de electricidad. [Fig 5] Figure 5 resumes the scheme of the system according to Figure 1 operating according to an operating mode that allows the simultaneous co-production of electrical and cold energy from a thermal source, with the possibility of adjusting the relationship between production of cold and electricity production.

[Fig 6] la figura 6 representa un esquema ventajoso de disposición de un eyector aguas arriba de una turbina supersónica en un sistema según la invención. [Fig 6] Figure 6 represents an advantageous arrangement scheme of an ejector upstream of a supersonic turbine in a system according to the invention.

Descripción detallada Detailed description

Se precisa que en toda la solicitud, los términos “entrada”, “salida”, “aguas arriba”, “aguas abajo” deben entenderse en relación con el sentido de circulación del fluido considerado dentro de un sistema según la invención. It is specified that throughout the application, the terms “inlet”, “outlet”, “upstream”, “downstream” must be understood in relation to the direction of circulation of the fluid considered within a system according to the invention.

Asimismo, en toda la solicitud, la expresión “componente C1 fluídicamente conectado al componente C2” es sinónima de “C1 está en conexión fluídica con C2”, y no significa necesariamente que no haya ningún elemento entre C1 y C2. Las expresiones “dispuesto sobre” o “sobre” son sinónimas de “conectado fluidamente a”. Likewise, throughout the application, the expression “component C1 fluidically connected to component C2” is synonymous with “C1 is in fluidic connection with C2”, and does not necessarily mean that there is no element between C1 and C2. The expressions “arranged on” or “on” are synonymous with “fluidly connected to.”

El término “dispuesto sobre” significa “en conexión fluídica”. The term “arranged upon” means “in fluidic connection.”

Todas las líneas fluídicas de conexión del circuito fluídico de absorción están representadas en el conjunto de las Figuras 1 a 5 mediante líneas continuas, sin referencia numérica por motivos de claridad. La dirección de la circulación del fluido dentro de una línea fluídica se indica mediante la dirección de la flecha en esta línea. All the fluidic connection lines of the fluidic absorption circuit are represented in the set of Figures 1 to 5 by means of continuous lines, without numerical reference for reasons of clarity. The direction of fluid circulation within a fluidic line is indicated by the direction of the arrow on this line.

El conjunto de las válvulas de ajuste que funcionan en on/off para realizar los diferentes funcionamientos del sistema según la invención descrita con referencia a las Figuras 1 a 5, no está designado con una referencia numérica. Sin embargo, cuando una válvula considerada se encuentra en estado off para realizar una de los funcionamientos del sistema, se indica mediante el símbolo en forma de cruz en la figura considerada. The set of adjustment valves that operate on/off to carry out the different operations of the system according to the invention described with reference to Figures 1 to 5, is not designated with a numerical reference. However, when a considered valve is in the off state to perform one of the system operations, it is indicated by the cross-shaped symbol in the considered figure.

Se entiende por intercambio directo o acoplamiento directo que el intercambio de energía térmica se lleva a cabo directamente sin circuito o componente intermedio. El intercambio directo en el condensador o en el evaporador se lleva a cabo directamente entre el fluido refrigerante y, por ejemplo, un flujo de aire. Direct exchange or direct coupling means that the exchange of thermal energy is carried out directly without an intermediate circuit or component. The direct exchange in the condenser or evaporator takes place directly between the refrigerant fluid and, for example, an air flow.

El sistema para producir energía eléctrica y de frío según la invención, tal como se representa en la Figura 1, comprende una máquina de absorción y una fuente de calor, preferiblemente una fuente de calor de baja temperatura, ventajosamente comprendida entre 70°C y 150°C, tal como calor residual, que puede ser fluctuante, tal como una fuente solar, o el calor residual relacionado con el arranque de un motor térmico o liberaciones industriales interm itentes. The system for producing electrical and cold energy according to the invention, as represented in Figure 1, comprises an absorption machine and a heat source, preferably a low temperature heat source, advantageously between 70°C and 150°C. °C, such as waste heat, which may be fluctuating, such as from a solar source, or waste heat related to the starting of a heat engine or intermittent industrial releases.

Una máquina de absorción utiliza como disolución de trabajo una mezcla binaria, de la cual uno de los componentes es más volátil que el otro, y constituye el fluido refrigerante. La disolución de trabajo fluida refrigerante/absorbente es preferiblemente el par amoníaco/agua (NH3/H2O). Las concentraciones del fluido de trabajo y del absorbente en la disolución de trabajo están adaptadas a la presión y a la temperatura del tratamiento del aire y son inferiores a la concentración de cristalización de la disolución. An absorption machine uses a binary mixture as a working solution, of which one of the components is more volatile than the other, and constitutes the refrigerant fluid. The refrigerant/absorbent fluid working solution is preferably the ammonia/water pair (NH3/H2O). The concentrations of the working fluid and the absorbent in the working solution are adapted to the pressure and temperature of the air treatment and are lower than the crystallization concentration of the solution.

El par NH3/H2O se puede utilizar para aplicaciones de aire acondicionado, pero también de refrigeración y no es posible la cristalización en los intervalos de funcionamiento de presión y temperatura. Por el contrario, para este par, la diferencia de presión de vapor entre el absorbente y el fluido refrigerante es baja. Por lo tanto, existen trazas de agua transportadas con el vapor de amoníaco a la salida del generador 1 , requiriendo a veces la presencia de un rectificador 13. The NH3/H2O pair can be used for air conditioning, but also refrigeration applications and crystallization is not possible in the pressure and temperature operating ranges. On the contrary, for this pair, the vapor pressure difference between the absorbent and the cooling fluid is low. Therefore, there are traces of water transported with the ammonia vapor at the outlet of the generator 1, sometimes requiring the presence of a rectifier 13.

La máquina de absorción comprende un conjunto de cuatro intercambiadores principales, a saber, un generador 1, un condensador 2, un evaporador 3 y un absorbente 4, y preferiblemente al menos un intercambiador secundario. Los cuatro intercambiadores secundarios ilustrados, a saber, un subenfriador 6, un economizador 8, un rectificador 13 o un intercambiador 14, permiten mejorar los rendimientos de la máquina. The absorption machine comprises a set of four main exchangers, namely a generator 1, a condenser 2, an evaporator 3 and an absorber 4, and preferably at least one secondary exchanger. The four secondary exchangers illustrated, namely a subcooler 6, an economizer 8, a rectifier 13 or an exchanger 14, allow the machine's performance to be improved.

La máquina de absorción comprende además al menos una bomba de disolución 9 y una válvula de expansión 10 de un bucle 11, y una válvula de expansión 12. La máquina funciona a tres niveles de temperatura: un nivel de temperatura baja que corresponde a la producción de frío en el evaporador 3, un nivel de temperatura intermedia que corresponde a la temperatura de condensación del fluido refrigerante, pero también a la de absorción del fluido refrigerante por el absorbente, y un nivel de temperatura alta que corresponde a la temperatura motora del generador 1. The absorption machine further comprises at least one dissolution pump 9 and an expansion valve 10 of a loop 11, and an expansion valve 12. The machine operates at three temperature levels: a low temperature level corresponding to the production of cold in the evaporator 3, an intermediate temperature level that corresponds to the condensation temperature of the refrigerant fluid, but also to the absorption of the refrigerant fluid by the absorber, and a high temperature level that corresponds to the engine temperature of the generator 1.

La máquina de absorción comprende un circuito fluídico de absorción 100 configurado para asegurar la conexión fluídica de los diferentes componentes del sistema, y en particular de la máquina de absorción. El circuito fluídico de absorción 100 es un circuito cerrado destinado a recibir la disolución de trabajo. The absorption machine comprises a fluidic absorption circuit 100 configured to ensure the fluidic connection of the different components of the system, and in particular of the absorption machine. The fluidic absorption circuit 100 is a closed circuit intended to receive the working solution.

La máquina de absorción funciona a alta presión entre la bomba 9 aguas arriba del generador 1 y la válvula de expansión 12 , aguas abajo del condensador 2 , y a baja presión entre la válvula de expansión 2 , aguas abajo del condensador 2 y la bomba 9 aguas arriba del generador 1. The absorption machine operates at high pressure between the pump 9 upstream of the generator 1 and the expansion valve 12, downstream of the condenser 2, and at low pressure between the expansion valve 2, downstream of the condenser 2 and the water pump 9. above generator 1.

El generador, también comúnmente denominado desorbedor 1, permite el intercambio térmico entre la fuente de calor y el fluido de trabajo. Tal generador 1 comprende por lo tanto una entrada y una salida de fuente caliente no representada que permiten la aportación de calor necesario para la vaporización del fluido refrigerante de la disolución de trabajo. El generador 1 está conectado fluidamente al condensador 2 y al absorbente 4. The generator, also commonly called desorber 1, allows thermal exchange between the heat source and the working fluid. Such a generator 1 therefore comprises an inlet and a hot source outlet, not shown, that allow the input of heat necessary for the vaporization of the cooling fluid of the working solution. Generator 1 is fluidly connected to condenser 2 and absorber 4.

Preferiblemente, un economizador 8 descrito a continuación está dispuesto entre el generador 1 y el absorbente 4 para permitir la entrada de la disolución de trabajo denominada rica en el generador 1 y la salida de la disolución de trabajo denominada pobre fuera del generador 1. Preferably, an economizer 8 described below is arranged between the generator 1 and the absorber 4 to allow the entry of the so-called rich working solution into the generator 1 and the exit of the so-called lean working solution out of the generator 1.

La válvula de expansión 10 permite aliviar la presión de la disolución de trabajo pobre antes de que se transmita al absorbente 4. The expansion valve 10 allows the pressure of the lean working solution to be relieved before it is transmitted to the absorbent 4.

Preferiblemente, un rectificador 13 está dispuesto entre el generador 1 y el condensador 2. El rectificador 13 permite eventualmente rectificar la disolución de trabajo, eliminando por condensación las trazas de agua arrastradas con el fluido de trabajo. Preferably, a rectifier 13 is arranged between the generator 1 and the condenser 2. The rectifier 13 eventually makes it possible to rectify the working solution, eliminating by condensation the traces of water entrained with the working fluid.

El condensador 2 permite liberar el calor del fluido de trabajo hacia una fuente de temperatura intermedia, condensando el vapor de fluido refrigerante. El condensador 2 está conectado fluidamente al generador 1 y al evaporador 3. La conexión fluídica entre el generador 1 y el condensador 2 permite la entrada de vapor de fluido refrigerante en este último. La válvula de expansión 12 lleva el fluido refrigerante a su presión de evaporación y por lo tanto permite que el fluido refrigerante del condensador 2 salga en estado líquido. El condensador 2 también comprende una fuente de enfriamiento, tal como una circulación de aire, para garantizar su funcionamiento normal. El cambio de fase del fluido refrigerante del estado de vapor al estado líquido va acompañado de una liberación de calor que se transmite, por ejemplo, al flujo de aire circulante. El aire calentado se evacua del sistema. Condenser 2 allows the heat of the working fluid to be released to a source of intermediate temperature, condensing the refrigerant fluid vapor. Condenser 2 is fluidly connected to generator 1 and evaporator 3. The fluid connection between generator 1 and condenser 2 allows the entry of refrigerant fluid vapor into the latter. The expansion valve 12 brings the refrigerant fluid to its evaporation pressure and therefore allows the refrigerant fluid from the condenser 2 to exit in a liquid state. The condenser 2 also comprises a cooling source, such as an air circulation, to ensure its normal operation. The phase change of the refrigerant fluid from the vapor state to the liquid state is accompanied by a release of heat that is transmitted, for example, to the circulating air flow. The heated air is evacuated from the system.

El subenfriador 6 está dispuesto entre el condensador 2 y el evaporador 3, y entre el evaporador 3 y el absorbente 4, y permite subenfriar el fluido refrigerante en la entrada del evaporador 3 y precalentar el fluido refrigerante en estado de vapor a la salida del evaporador 3. El subenfriador 6 permite por lo tanto reducir las dimensiones del condensador 2 y del evaporador 3, y mejorar así significativamente los rendimientos de la máquina. Preferiblemente, como se ilustra, la válvula de expansión 12 está dispuesta entre el subenfriador 6 y el evaporador 3. The subcooler 6 is arranged between the condenser 2 and the evaporator 3, and between the evaporator 3 and the absorber 4, and allows the refrigerant fluid to be subcooled at the inlet of the evaporator 3 and to preheat the refrigerant fluid in a vapor state at the outlet of the evaporator. 3. The subcooler 6 therefore makes it possible to reduce the dimensions of the condenser 2 and the evaporator 3, and thus significantly improve the machine's performance. Preferably, as illustrated, the expansion valve 12 is arranged between the subcooler 6 and the evaporator 3.

El evaporador 3 permite tomar calor de la fuente fría para vaporizar el fluido refrigerante. El evaporador 3 está conectado fluídicamente al condensador 2 y al absorbente 4. El cambio de fase del fluido refrigerante del estado líquido al estado de vapor dentro del evaporador 3 está acompañado por la transmisión de calor desde la fuente caliente a la salida del evaporador 3 al fluido refrigerante. Esta fuente de calor transmite calorías, y por lo tanto ve su temperatura bajar. El evaporador 3 es el lugar de producción de frigorías. Evaporator 3 allows heat to be taken from the cold source to vaporize the refrigerant fluid. The evaporator 3 is fluidically connected to the condenser 2 and the absorber 4. The phase change of the refrigerant fluid from the liquid state to the vapor state inside the evaporator 3 is accompanied by the transfer of heat from the hot source to the outlet of the evaporator 3 to the refrigerant fluid. This heat source transmits calories, and therefore sees its temperature drop. Evaporator 3 is the place of production of frigories.

El absorbente 4 permite intercambiar calorías entre el fluido de trabajo y una fuente a temperatura intermedia, para condensar el vapor de fluido refrigerante procedente del evaporador 3. El absorbente 4 está conectado fluidamente al evaporador 3 y al generador 1 a través del bucle 11. The absorber 4 allows calories to be exchanged between the working fluid and a source at intermediate temperature, to condense the refrigerant fluid vapor from the evaporator 3. The absorber 4 is fluidly connected to the evaporator 3 and the generator 1 through loop 11.

La bomba 9 de este bucle 11 permite poner en circulación la disolución de trabajo en el circuito 100. Más precisamente, la bomba 9 está destinada a hacer circular la disolución de trabajo rica desde el absorbente 4 en dirección al generador 1. La bomba 9 consume poca electricidad. The pump 9 of this loop 11 makes it possible to circulate the working solution in the circuit 100. More precisely, the pump 9 is intended to circulate the rich working solution from the absorbent 4 in the direction of the generator 1. The pump 9 consumes little electricity.

Aún más precisamente, la bomba 9 está conectada fluidamente al economizador 8 a través del cual se calienta la disolución de trabajo rica antes de ser transmitida al generador 1. Por el contrario, el economizador 8 transmite calor de la disolución pobre procedente del generador 1 hacia la disolución rica procedente del absorbente 4. El absorbente 4 está conectado fluídicamente al generador 1 para permitir la entrada de la disolución de trabajo pobre proveniente del generador 1 en el absorbente 4. Even more precisely, the pump 9 is fluidly connected to the economizer 8 through which the rich working solution is heated before being transmitted to the generator 1. On the contrary, the economizer 8 transmits heat of the lean solution from the generator 1 to the rich solution from absorbent 4. Absorbent 4 is fluidically connected to generator 1 to allow the entry of the lean working solution from generator 1 into absorbent 4.

La válvula de expansión 10 está dispuesta entre el generador 1 y el absorbente 4. El cambio de fase del fluido refrigerante del estado de vapor al estado líquido va acompañado de una liberación de calor que se transmite a una fuente de enfriamiento tal como un flujo de aire. El aire calentado se evacua del sistema. The expansion valve 10 is arranged between the generator 1 and the absorber 4. The phase change of the refrigerant fluid from the vapor state to the liquid state is accompanied by a release of heat that is transmitted to a cooling source such as a flow of air. The heated air is evacuated from the system.

Según la invención, una turbina supersónica 5 a modo de expansor que acciona un generador está dispuesta entre el generador 1 y el absorbente 4, en derivación del condensador 2 y del evaporador 3. Esta turbina supersónica 5 tiene una tasa de fuga reducida y garantiza la eficacia de la producción de electricidad. According to the invention, a supersonic turbine 5 as an expander that drives a generator is arranged between the generator 1 and the absorber 4, bypassing the condenser 2 and the evaporator 3. This supersonic turbine 5 has a reduced leak rate and guarantees the efficiency of electricity production.

También según la invención, está dispuesto un eyector 50 simple o de sección variable que permite aumentar de manera continua la producción de frío manteniendo al mismo tiempo la eficacia de la producción eléctrica. El eyector 50 puede ser simple o de sección variable, como se detalla a continuación. Un eyector simple 50 está optimizado para una relación dada entre la producción de frío y la producción eléctrica (función D/), mientras que un eyector 50 de sección variable permite una regulación muy precisa y eficaz para todas las relaciones entre la producción eléctrica y la producción en frío (función D0/). Also according to the invention, a simple or variable section ejector 50 is provided that allows the cold production to be continuously increased while maintaining the efficiency of the electrical production. The ejector 50 can be simple or with a variable section, as detailed below. A simple ejector 50 is optimized for a given relationship between cold production and electrical production (function D/), while a variable section ejector 50 allows very precise and effective regulation for all relationships between electrical production and electricity. cold production (function D0/).

La conexión hidráulica permite la entrada del fluido refrigerante en estado de vapor desde el generador 1 directamente a la turbina 5 o indirectamente, en modo by-pass a través del eyector 50. The hydraulic connection allows the entry of the refrigerant fluid in a vapor state from the generator 1 directly to the turbine 5 or indirectly, in by-pass mode through the ejector 50.

Un sobrecalentador 7 está dispuesto entre el generador 1 y la turbina 5, preferiblemente entre el eyector 50 y la turbina para permitir un intercambio térmico adicional entre una fuente caliente no representada y el fluido de trabajo con el fin de obtener un vapor de mejor calidad a la entrada de la turbina 5. A superheater 7 is arranged between the generator 1 and the turbine 5, preferably between the ejector 50 and the turbine to allow an additional heat exchange between a hot source not shown and the working fluid in order to obtain better quality steam at the turbine inlet 5.

La turbina 5 está conectada fluidamente al absorbente 4 para permitir la salida del fluido refrigerante en estado de vapor expandido desde la turbina 5 hacia el absorbente 4 según un modo de producción de energía eléctrica. The turbine 5 is fluidly connected to the absorber 4 to allow the exit of the refrigerant fluid in an expanded vapor state from the turbine 5 towards the absorber 4 according to a mode of electrical energy production.

El intercambiador 14 está dispuesto en una línea fluídica 15 en derivación desde la conexión fluídica entre el evaporador 3 y el absorbente 4. Esta línea fluídica 15 está conectada al inyector del fluido secundario (impulsado) del eyector 50. Así, el intercambiador 14 permite calentar el fluido secundario antes de que entre en el eyector 50. The exchanger 14 is arranged in a fluidic line 15 in derivation from the fluidic connection between the evaporator 3 and the absorber 4. This fluidic line 15 is connected to the injector of the secondary (driven) fluid of the ejector 50. Thus, the exchanger 14 allows heating the secondary fluid before it enters the ejector 50.

La turbina supersónica 5 está ventajosamente conectada a un generador eléctrico que permite transformar la energía mecánica recuperada por la turbina 5 en electricidad produciendo una potencia eléctrica Wturb. The supersonic turbine 5 is advantageously connected to an electrical generator that allows the mechanical energy recovered by the turbine 5 to be transformed into electricity, producing an electrical power Wturb.

Típicamente, la turbina supersónica 5 está configurada para permitir una producción eléctrica superior a 100 kWe, es decir una potencia media o incluso una potencia elevada de 1 MWe. Typically, the supersonic turbine 5 is configured to allow an electrical production greater than 100 kWe, that is to say a medium power or even a high power of 1 MWe.

El sistema según la invención comprende además un módulo para gestionar la circulación de la disolución de trabajo dentro del circuito 100 y los diversos componentes del sistema que se acaban de describir. El módulo de gestión está configurado para definir las condiciones de funcionamiento del sistema en función de las necesidades de energía y las fluctuaciones de las fuentes, como se detalla a continuación. Puede tratarse de una producción de frío únicamente, o de la producción de energía eléctrica, o de la coproducción de frío y de energía eléctrica, en función de las temperaturas de las fuentes y del precio de la electricidad, etc. The system according to the invention further comprises a module for managing the circulation of the working solution within the circuit 100 and the various components of the system just described. The management module is configured to define system operating conditions based on power needs and source fluctuations, as detailed below. It may be the production of cold only, or the production of electrical energy, or the co-production of cold and electrical energy, depending on the temperatures of the sources and the price of electricity, etc.

Este módulo de gestión comprende las válvulas de ajuste (válvulas on/off no representadas), las dos válvulas de expansión 10, 12, cuya apertura es ajustable y una unidad de control que controla la velocidad de la bomba 9, a fin de permitir un ajuste fino de los caudales de circulación de la disolución de trabajo y del fluido refrigerante para la implementación de los modos de funcionamiento del sistema en función de la fluctuación de la fuente de calor o de las necesidades. This management module comprises the adjustment valves (on/off valves not shown), the two expansion valves 10, 12, whose opening is adjustable and a control unit that controls the speed of the pump 9, in order to allow a fine adjustment of the circulation flow rates of the working solution and the cooling fluid for the implementation of the system operating modes depending on the fluctuation of the heat source or needs.

El sistema y el módulo de gestión según la invención tienen la ventaja de ser compactos, requiriendo ventajosamente sólo unos pocos componentes adicionales tales como válvulas, eventualmente sensores de temperatura y de presión, lo que reduce los costes y el volumen necesario, lo que permite que el sistema según la invención sea utilizado en aplicaciones móviles. The system and the management module according to the invention have the advantage of being compact, advantageously requiring only a few additional components such as valves, possibly temperature and pressure sensors, which reduces costs and the necessary volume, allowing The system according to the invention is used in mobile applications.

Las diferentes potencias térmica y eléctrica de los distintos componentes del sistema están representadas en las Figuras 1 a 5 mediante los siguientes símbolos: The different thermal and electrical powers of the different components of the system are represented in Figures 1 to 5 by the following symbols:

Qdes: potencia del generador 1; Qdes: generator 1 power;

Qcond: potencia del condensador 2; Qcond: capacitor 2 power;

Qevap: potencia del evaporador 3; Qevap: evaporator power 3;

Qabs: potencia del absorbente 4; Qabs: absorbent power 4;

Wturb: trabajo de la turbina supersónica 5; Wturb: work of supersonic turbine 5;

Qsub: potencia del subenfriador 6; Qsub: power of subcooler 6;

QSH: potencia del sobrecalentador 7; QSH: superheater power 7;

QSHX: potencia del economizador 8; QSHX: economizer power 8;

Wbomb: trabajo de la bomba de 9 de la disolución de trabajo. Wbomb: work of the pump of 9 of the working solution.

Qrect: potencia del rectificador 13; Qrect: rectifier power 13;

QHX: potencia del intercambiador 14. QHX: power of heat exchanger 14.

El funcionamiento del sistema para una producción de frío sólo se muestra en la Figura 2. El módulo para gestionar la circulación de la disolución de trabajo activa una circulación de la disolución de trabajo siguiendo un ciclo de absorción clásico. Para ello, el módulo cierra las válvulas de ajuste en la línea fluídica a ambos lados del eyector 50 y de la turbina 5, así como en la línea de derivación 15 aguas arriba del intercambiador 14. De este modo, se realiza la función A/. The operation of the system for a cold production is only shown in Figure 2. The module for managing the circulation of the working solution activates a circulation of the working solution following a classic absorption cycle. To do this, the module closes the adjustment valves in the fluid line on both sides of the ejector 50 and the turbine 5, as well as in the bypass line 15 upstream of the exchanger 14. In this way, the A/function is performed. .

Se describe ahora el funcionamiento del sistema según la Figura 2 para realizar esta función A/. The operation of the system according to Figure 2 to perform this function A/ is now described.

El fluido refrigerante de la disolución de trabajo sale del generador 1 y pasa a través del rectificador 13 antes de llegar al condensador 2. El fluido refrigerante sale del condensador 2 para pasar a través del subenfriador 6, y la válvula de expansión 12, antes de llegar al evaporador 3. El fluido refrigerante sale del evaporador 3 para pasar a través del subenfriador 6 antes de llegar al absorbente 4. El fluido refrigerante es absorbido por el absorbente y la disolución de trabajo denominada rica vuelve a salir del absorbente 4 para circular en el bucle 11. The working solution refrigerant fluid leaves generator 1 and passes through rectifier 13 before reaching condenser 2. The refrigerant fluid leaves condenser 2 to pass through subcooler 6, and expansion valve 12, before reach the evaporator 3. The refrigerant fluid leaves the evaporator 3 to pass through the subcooler 6 before reaching the absorber 4. The refrigerant fluid is absorbed by the absorber and the working solution called rich returns to the absorber 4 to circulate in loop 11.

En este bucle 11, la disolución de trabajo rica pasa sucesivamente a través de la bomba 9 y el economizador 8 antes de llegar al generador 1. La disolución de trabajo pobre vuelve a salir del generador 1 para pasar sucesivamente a través del economizador 8 y de la válvula de expansión 10 antes de llegar al absorbente 4. La producción de frío se lleva a cabo así a nivel del evaporador 3 durante la evaporación del fluido refrigerante que va acompañada de un enfriamiento de la fuente caliente. La fuente caliente enfriada se puede utilizar entonces, por ejemplo, para aire acondicionado. In this loop 11, the rich working solution passes successively through pump 9 and economizer 8 before reaching generator 1. The lean working solution again leaves generator 1 to pass successively through economizer 8 and the expansion valve 10 before reaching the absorber 4. The production of cold is thus carried out at the level of the evaporator 3 during the evaporation of the refrigerant fluid which is accompanied by a cooling of the hot source. The cooled hot source can then be used, for example, for air conditioning.

El funcionamiento del sistema para la producción de electricidad sólo se muestra en la Figura 3. El módulo para gestionar la circulación de la disolución de trabajo activa una circulación de la disolución de trabajo siguiendo un ciclo de Rankine, más específicamente un ciclo de Kalina. Para ello, el módulo cierra las válvulas de ajuste en la línea fluídica a ambos lados del eyector 50, en la línea fluídica entre el generador 1 y el rectificador 13 aguas abajo de la derivación de la línea de turbina 5 así como en la línea entre el evaporador 3 y el absorbente 4 aguas arriba de la derivación de la línea de turbina 5. De este modo, se realiza la función B/. The operation of the system for the production of electricity is only shown in Figure 3. The module for managing the circulation of the working solution activates a circulation of the working solution following a Rankine cycle, more specifically a Kalina cycle. To do this, the module closes the adjustment valves in the fluidic line on both sides of the ejector 50, in the fluidic line between the generator 1 and the rectifier 13 downstream of the bypass of the turbine line 5 as well as in the line between the evaporator 3 and the absorber 4 upstream of the bypass of the turbine line 5. In this way, function B/ is realized.

Se describe ahora el funcionamiento del sistema según la Figura 3 para llevar a cabo esta función B/. The operation of the system according to Figure 3 to carry out this function B/ is now described.

El fluido refrigerante de la disolución de trabajo sale del generador 1 y pasa a través del sobrecalentador 7 antes de llegar a la turbina 5. El fluido refrigerante sale de la turbina 5 para desembocar en el absorbente 4. El fluido refrigerante es absorbido por el absorbente y la disolución de trabajo rica vuelve a salir del absorbente 4 para pasar a través del bucle 11 tal como se describe con referencia a la Figura 2 antes de regresar a nivel del generador 1. La electricidad es producida por la turbina 5 conectada a un generador eléctrico. The cooling fluid of the working solution leaves the generator 1 and passes through the superheater 7 before reaching the turbine 5. The cooling fluid leaves the turbine 5 to empty into the absorber 4. The refrigerant fluid is absorbed by the absorber and the rich working solution leaves the absorber 4 again to pass through the loop 11 as described with reference to Figure 2 before returning to the level of the generator 1. The electricity is produced by the turbine 5 connected to a generator electric.

El funcionamiento del sistema de producción simultánea de frío y de electricidad se muestra en la Figura 4. The operation of the system for simultaneous cold and electricity production is shown in Figure 4.

El módulo de gestión de la circulación de la disolución de trabajo activa una circulación de la disolución de trabajo según un ciclo de absorción y un ciclo de producción de electricidad. Para ello, el módulo cierra únicamente las válvulas de ajuste en la línea fluídica a ambos lados del eyector 50. De este modo, se realiza la función C/. Debido al uso de una turbina supersónica 5, el caudal es una función de salto de presión aguas arriba-aguas abajo y, por lo tanto, la relación entre las potencias de frío y de electricidad producidas es fija y no puede modificarse. The working solution circulation management module activates a working solution circulation according to an absorption cycle and an electricity production cycle. To do this, the module closes only the adjustment valves in the fluidic line on both sides of the ejector 50. In this way, the C/ function is performed. Due to the use of a supersonic turbine 5, the flow rate is a function of upstream-downstream pressure jump and, therefore, the relationship between the cooling and electricity powers produced is fixed and cannot be modified.

Se describe a continuación el funcionamiento del sistema según la Figura 4 para realizar esta función C/. The operation of the system is described below according to Figure 4 to perform this function C/.

A la salida del generador 1, el fluido refrigerante de la disolución de trabajo se dirige parcialmente hacia la parte del circuito 100 que implementa un ciclo de producción de frío y parcialmente hacia la otra parte que implementa un ciclo de producción de electricidad. Parte del fluido refrigerante que sale del generador 1 se desvía hacia la turbina supersónica 5 mientras que la otra parte circula hacia el condensador 2 pasando aguas arriba a través del rectificador 13. El fluido refrigerante vuelve a salir del condensador 2 para pasar a través del subenfriador 6 y de la válvula de expansión 12 antes de llegar en el evaporador 3. El fluido refrigerante sale del evaporador 3 para pasar a través del subenfriador 6 antes de llegar al absorbente 4. El fluido refrigerante es absorbido por el absorbente y la disolución de trabajo rica vuelve a salir del absorbente 4 para circular en el bucle 11 y por lo tanto pasar a través sucesivamente por la bomba 9, el economizador 8 antes de llegar al generador 1. La disolución de trabajo pobre vuelve a salir del generador 1 para pasar sucesivamente a través del economizador 8 y de la válvula de expansión 10 antes de llegar al absorbente 4. At the outlet of generator 1, the cooling fluid of the working solution is directed partially towards the part of the circuit 100 that implements a cold production cycle and partially towards the other part that implements an electricity production cycle. Part of the cooling fluid leaving generator 1 is diverted to the supersonic turbine 5 while the other part circulates to condenser 2 passing upstream through rectifier 13. The cooling fluid again leaves condenser 2 to pass through the subcooler 6 and the expansion valve 12 before reaching the evaporator 3. The refrigerant fluid leaves the evaporator 3 to pass through the subcooler 6 before reaching the absorbent 4. The refrigerant fluid is absorbed by the absorbent and the working solution rich again leaves absorbent 4 to circulate in loop 11 and therefore pass successively through pump 9, economizer 8 before reaching generator 1. The lean working solution again leaves generator 1 to pass successively through the economizer 8 and the expansion valve 10 before reaching the absorber 4.

La parte del fluido refrigerante que pasa a través de la turbina supersónica 5 pasa aguas arriba del sobrecalentador 7. El fluido refrigerante vuelve a salir entonces comprimido de la turbina 5 para desembocar en el absorbente 4. The part of the cooling fluid that passes through the supersonic turbine 5 passes upstream of the superheater 7. The cooling fluid then exits compressed again from the turbine 5 to empty into the absorber 4.

A nivel del absorbente 4, el fluido refrigerante proveniente de la turbina 5 y el fluido refrigerante proveniente del evaporador 3 se mezclan antes de pasar a través del bucle 11. El fluido refrigerante es absorbido por el absorbente y la disolución de trabajo rica vuelve a salir del absorbente 4 para circular en el bucle 11 que comprende el economizador 8, la bomba 9 y el regulador de presión 10 como se describió anteriormente. At the level of absorbent 4, the cooling fluid from turbine 5 and the cooling fluid from evaporator 3 are mixed before passing through loop 11. The cooling fluid is absorbed by the absorbent and the rich working solution comes out again. of the absorbent 4 to circulate in the loop 11 comprising the economizer 8, the pump 9 and the pressure regulator 10 as described above.

La producción de frío se lleva a cabo a nivel del evaporador 3 durante la evaporación del fluido refrigerante que va acompañada de un enfriamiento de la fuente caliente. La fuente caliente enfriada se puede utilizar entonces, por ejemplo, para aire acondicionado. La electricidad es producida por la turbina supersónica 5 conectada a un generador eléctrico. The production of cold is carried out at the level of evaporator 3 during the evaporation of the refrigerant fluid which is accompanied by a cooling of the hot source. The cooled hot source can then be used, for example, for air conditioning. Electricity is produced by the 5 supersonic turbine connected to an electric generator.

Se muestra en la Figura 5 el funcionamiento del sistema para una producción simultánea de frío y de electricidad con posibilidad de ajuste eficiente de la relación entre estas dos producciones. Figure 5 shows the operation of the system for simultaneous production of cold and electricity with the possibility of efficient adjustment of the relationship between these two productions.

El módulo de gestión de la circulación de la disolución de trabajo activa una circulación de la disolución de trabajo según un ciclo de absorción y un ciclo de producción de electricidad con una relación entre ambos. Para ello, el módulo cierra únicamente las válvulas de regulación en la línea fluídica en derivación de la del eyector 50 entre el generador 1 y la turbina 5: así, todo el fluido de trabajo pasa necesariamente en el eyector 50 antes de desembocar en la turbina supersónica 5. De este modo, se realiza la función D/, y preferentemente D0/ (eyector con sección de cuello variable). El eyector 50 permite aumentar el caudal que pasa a través de la parte fría del circuito 100, y por lo tanto la potencia fría producida, manteniendo al mismo tiempo una buena eficacia de producción eléctrica por parte de la turbina 5. La función D0/ está garantizada por el cambio de la sección del eyector con sección de cuello variable de manera a optimizar el rendimiento en cada condición de funcionamiento. The working solution circulation management module activates a working solution circulation according to an absorption cycle and an electricity production cycle with a relationship between the two. To do this, the module only closes the regulation valves in the fluidic line derived from that of the ejector 50 between the generator 1 and the turbine 5: thus, all the working fluid necessarily passes through the ejector 50 before flowing into the turbine. supersonic 5. In this way, the D/ function is realized, and preferably D0/ (ejector with variable neck section). The ejector 50 makes it possible to increase the flow rate that passes through the cold part of the circuit 100, and therefore the cold power produced, while maintaining good electrical production efficiency by the turbine 5. The D0/ function is guaranteed by the change of the ejector section with variable neck section in order to optimize performance in each operating condition.

Se describe ahora el funcionamiento del sistema según la Figura 5 para realizar estas funciones D/ y D0/. The operation of the system according to Figure 5 to perform these functions D/ and D0/ is now described.

A la salida del generador 1, el fluido refrigerante de la disolución de trabajo se dirige parcialmente hacia la parte del circuito 100 que implementa un ciclo de producción de frío y parcialmente hacia la otra parte que implementa un ciclo de producción de electricidad. Parte del fluido refrigerante que sale del generador 1 se desvía hacia la turbina supersónica 5 mientras que la otra parte circula hacia el condensador 2 pasando aguas arriba a través del rectificador 13. El fluido refrigerante vuelve a salir del condensador 2 para pasar a través del subenfriador 6 y de la válvula de expansión 12 antes de llegar en el evaporador 3. El fluido refrigerante sale del evaporador 3 para pasar a través del subenfriador 6. At the outlet of generator 1, the cooling fluid of the working solution is directed partially towards the part of the circuit 100 that implements a cold production cycle and partially towards the other part that implements an electricity production cycle. Part of the cooling fluid leaving generator 1 is diverted to the supersonic turbine 5 while the other part circulates to condenser 2 passing upstream through rectifier 13. The cooling fluid again leaves condenser 2 to pass through the subcooler 6 and the expansion valve 12 before reaching the evaporator 3. The refrigerant fluid leaves the evaporator 3 to pass through the subcooler 6.

Una parte del fluido refrigerante se desvía entonces hacia la línea 15 y pasa a través del intercambiador 14 para calentar el fluido que se inyecta como fluido secundario en el eyector 50. A portion of the cooling fluid is then diverted into line 15 and passes through exchanger 14 to heat the fluid which is injected as secondary fluid into ejector 50.

La otra parte del fluido refrigerante no desviado por la línea 15 llega al absorbente 4. The other part of the refrigerant fluid not diverted through line 15 reaches absorbent 4.

El fluido refrigerante es absorbido por el absorbente y la disolución de trabajo rica vuelve a salir del absorbente 4 para circular en el bucle 11 y por lo tanto pasar a través sucesivamente por la bomba 9, el economizador 8 antes de llegar al generador 1. La disolución de trabajo pobre vuelve a salir del generador 1 para pasar sucesivamente a través del economizador 8 y de la válvula de expansión 10 antes de llegar al absorbente 4. The refrigerant fluid is absorbed by the absorbent and the rich working solution leaves the absorbent 4 again to circulate in the loop 11 and therefore pass successively through the pump 9, the economizer 8 before reaching the generator 1. The Poor working solution leaves generator 1 again to pass successively through economizer 8 and expansion valve 10 before reaching absorber 4.

La parte del fluido refrigerante que pasa a través de la turbina supersónica 5 pasa necesariamente aguas arriba a través del eyector 50, lo que aumenta el caudal y después el sobrecalentador 7. El fluido refrigerante vuelve a salir entonces comprimido de la turbina 5 para desembocar en el absorbente 4. The part of the cooling fluid that passes through the supersonic turbine 5 necessarily passes upstream through the ejector 50, which increases the flow rate and then the superheater 7. The cooling fluid then comes out compressed again from the turbine 5 to empty into the absorbent 4.

A nivel del absorbente 4, el fluido refrigerante proveniente de la turbina 5 y el fluido refrigerante proveniente del evaporador 3 se mezclan antes de pasar a través del bucle 11. El fluido refrigerante es absorbido por el absorbente y la disolución de trabajo rica vuelve a salir del absorbente 4 para circular en el bucle 11 que comprende el economizador 8, la bomba 9 y el regulador de presión 10 como se describió anteriormente. At the level of absorbent 4, the cooling fluid from turbine 5 and the cooling fluid from evaporator 3 are mixed before passing through loop 11. The cooling fluid is absorbed by the absorbent and the rich working solution comes out again. of the absorbent 4 to circulate in the loop 11 comprising the economizer 8, the pump 9 and the pressure regulator 10 as described above.

La producción de frío aumentada con respecto a la Figura 4 tiene lugar a nivel del evaporador 3 durante la evaporación del fluido refrigerante que va acompañada del enfriamiento de la fuente caliente. La fuente caliente enfriada se puede utilizar entonces, por ejemplo, para aire acondicionado. La electricidad es producida por la turbina supersónica 5 conectada a un generador eléctrico. The increased cold production with respect to Figure 4 takes place at the level of the evaporator 3 during the evaporation of the refrigerant fluid which is accompanied by the cooling of the hot source. The cooled hot source can then be used, for example, for air conditioning. Electricity is produced by the 5 supersonic turbine connected to an electric generator.

Se proporciona a continuación un ejemplo de una configuración típica para cada componente del sistema: An example of a typical configuration for each system component is provided below:

• Generador 1 -Temperatura de fuente caliente: 100°C • Generator 1 -Hot source temperature: 100°C

• Rectificador 13-tasa de rectificación: 0,495 • Rectifier 13-rectification rate: 0.495

• Sobrecalentador 7-Temperatura en la entrada del expansor (funciones B/, C/, D/ y D0/): 120°C • Superheater 7-Temperature at the expander inlet (functions B/, C/, D/ and D0/): 120°C

• Condensador 2-Temperatura fuente intermedia: 30°C • Condenser 2-Intermediate source temperature: 30°C

• Evaporador 3-sobrecalentamiento: : 5°C, Temperatura de la fuente fría (función A/ y B/): 5°C, Temperatura de la fuente fría (función D/ y D0/): 5°C • Evaporator 3-superheat: : 5°C, Cold source temperature (function A/ and B/): 5°C, Cold source temperature (function D/ and D0/): 5°C

• Absorbedor 4-Temperatura fuente intermedia: 30°C • Absorber 4-Intermediate source temperature: 30°C

• Bomba 9-Caudal 350 kg/h, Rendimiento: 80% • Pump 9-Flow 350 kg/h, Performance: 80%

• Compresor 5/Expansor-Rendimiento: 50% • Compressor 5/Expander-Performance: 50%

Las siguientes tablas 1 y 2 ilustran los rendimientos que se pueden alcanzar con este ejemplo de configuración típica de los modos de funcionamiento que permite realizar las funciones A/ a D0, siendo el caso 3 el comparativo. The following tables 1 and 2 illustrate the performances that can be achieved with this example of a typical configuration of the operating modes that allows functions A/ to D0 to be carried out, with case 3 being the comparative one.

Los rendimientos se calcularon utilizando un modelo digital desarrollado con el software comercializado bajo el acrónimo EES (por “Engineering Equation Solver”) en el que para cada componente se formulan las ecuaciones de conservación de energía y de la masa bajo la hipótesis de estacionariedad. The performances were calculated using a digital model developed with the software marketed under the acronym EES (for “Engineering Equation Solver”) in which the energy and mass conservation equations are formulated for each component under the hypothesis of stationarity.

Por lo tanto, estas tablas 1 y 2 resumen, a partir de los diferentes casos 1 a 4, las diferentes potencias, COP y rendimientos para las funciones A/ a D/ con la configuración típica. Therefore, these tables 1 and 2 summarize, from the different cases 1 to 4, the different powers, COP and performances for functions A/ to D/ with the typical configuration.

[Tabla 2] [Table 2]

En estas tablas 1 y 2: In these tables 1 and 2:

CASO 1: Sólo producción de frío en el evaporador (función A/). CASE 1: Only cold production in the evaporator (function A/).

CASO 2: Producciones simultáneas de trabajo mecánico/eléctrico por la turbina y de frío por el evaporador (función C/). CASE 2: Simultaneous production of mechanical/electrical work by the turbine and cold production by the evaporator (function C/).

CASO 3: Regulación de la relación entre producción de frío y producción de electricidad mediante la realización de una laminación antes de la entrada a la turbina. CASE 3: Regulation of the relationship between cold production and electricity production by performing a lamination before entering the turbine.

CASO 4: Regulación de la relación entre producción de frío y producción eléctrica usando el eyector según la invención. CASE 4: Regulation of the relationship between cold production and electrical production using the ejector according to the invention.

Para la producción de frío sola y combinada con la producción de electricidad (funciones A/, C/, D/ y D0/), el COP se define mediante la ecuación (1). For the production of cold alone and combined with the production of electricity (functions A/, C/, D/ and D0/), the COP is defined by equation (1).

[Ecuación 1] [Equation 1]

COP= WturQCOP= WturQ

bcb.c.

+al+al

WorWor

bomb (1 )bomb (1)

en la que Qcalor es la potencia, Q des entregada por la fuente de calor a nivel del generador 1, en forma de calor, Wturb la potencia eléctrica entregada por la turbina 5, Wbomb la potencia eléctrica consumida por la bomba 9. in which Qcalor is the power, Q des delivered by the heat source at the level of generator 1, in the form of heat, Wturb the electrical power delivered by turbine 5, Wbomb the electrical power consumed by pump 9.

Para la producción de frío sola y combinada con la producción de electricidad (funciones A/, C/, D/ y D0/) el segundo principio de eficacia nucido se define por la ecuación (2): For the production of cold alone and combined with the production of electricity (functions A/, C/, D/ and D0/) the second principle of effectiveness is defined by equation (2):

[Ecuación 2] [Equation 2]

Vu,ciclo = Vn, frío x r s+Vil,potenciax ( l —rs)(2) Vu,cycle = Vn, cold x r s+Vil,powerx ( l —rs)(2)

con with

[Ecuación 3] [Equation 3]

[Ecuación 5] [Equation 5]

COP = T{b.-g-e-n-+-W--b-o-m-b-)-x--r-s('5)'COP = T{b.-g-e-n-+-W--b-o-m-b-)-x--r-s('5)'

[Ecuación 6] [Equation 6]

m m

potencia VCarnot(6) VCarnot power(6)

[Ecuación 7] [Equation 7]

[Ecuación 8] [Equation 8]

W turbW turbo

^ (Qgen+W bom b ) x r$+QSH(8) ^ (Qgen+W bomb b ) x r$+QSH(8)

En las queses la relación entre el caudal que pasa por la parte fría del circuito y el caudal producido por el generador,Tees la temperatura exterior en el evaporador,Tcla temperatura exterior en el condensador,Tgla temperatura exterior del generador. In cheeses, the relationship between the flow that passes through the cold part of the circuit and the flow produced by the generator,Tees the external temperature in the evaporator,Tcthe external temperature in the condenser,Tgla external temperature of the generator.

Para resaltar la contribución aportada por un eyector 50 según la invención, los inventores realizaron la simulación con una configuración comparativa (caso 3), similar a la típica de la invención pero que comprende en lugar de un eyector una válvula de laminación. En esta configuración comparativa, el eyector 50, la línea 15 y el intercambiador 14 se eliminan por lo tanto y la válvula de laminación está dispuesta en la línea fluídica entre el generador 1 y el sobrecalentador 7, aguas debajo de la desviación de la línea hacia el condensador 2. Así, en esta configuración comparativa (caso 3), la relación entre producción eléctrica y producción de frío se ajusta mediante la válvula de laminación. To highlight the contribution made by an ejector 50 according to the invention, the inventors carried out the simulation with a comparative configuration (case 3), similar to that typical of the invention but comprising a lamination valve instead of an ejector. In this comparative configuration, the ejector 50, line 15 and exchanger 14 are therefore eliminated and the laminating valve is arranged in the fluidic line between the generator 1 and the superheater 7, downstream of the line diversion towards condenser 2. Thus, in this comparative configuration (case 3), the relationship between electrical production and cold production is adjusted by the lamination valve.

Comparando los resultados de las tablas 1 y 2 entre el caso 4 (eyector según la invención) y el caso 3 (válvula de laminación), se constata que la implementación del eyector permite tener casi la misma producción de potencia en frío y una producción eléctrica mucho más importante que con una válvula de laminación. Esto se traduce por un rendimiento de producción eléctrica y un rendimiento general del segundo ciclo de principio en el ciclo mucho más elevados en el caso de utilizar el eyector con respecto a la de una válvula de laminación. Comparing the results of tables 1 and 2 between case 4 (ejector according to the invention) and case 3 (lamination valve), it is noted that the implementation of the ejector allows for almost the same cold power production and electrical production. much more important than with a lamination valve. This translates into a much higher electrical production efficiency and overall efficiency of the second cycle at the beginning of the cycle in the case of using the ejector compared to that of a lamination valve.

Esta producción más elevada se debe a los siguientes aumentos: This higher production is due to the following increases:

• aumento del caudal de fluido de trabajo a través de la turbina 5 (16,77 kg/h con eyector frente a 13,84 kg/h sin eyector); • increase in the flow rate of working fluid through turbine 5 (16.77 kg/h with ejector versus 13.84 kg/h without ejector);

• aumento de la presión aguas arriba de la turbina 5 (11,22 bar con eyector frente a 9,335 bar sin eyector); • increase in pressure upstream of turbine 5 (11.22 bar with ejector versus 9.335 bar without ejector);

• aumento del rendimiento de la turbina 5 (40% con eyector frente a 18,4% sin eyector); • increased performance of turbine 5 (40% with ejector versus 18.4% without ejector);

• aumento del contenido de amoniaco (0,969 con eyector frente a 0,963 sin eyector). • increased ammonia content (0.969 with ejector vs. 0.963 without ejector).

Sin embargo, el uso de un eyector implica un ligero aumento de la potencia térmica necesaria para el sobrecalentamiento por el intercambiador 14. However, the use of an ejector implies a slight increase in the thermal power necessary for superheating by the exchanger 14.

El eyector 50 según la invención está dimensionado según el caudal nominal de la turbina 5 para la producción eléctrica (función D/). Un ejemplo de disposición de un eyector 50 aguas arriba del sobrecalentador 7 y de la turbina supersónica 5 se muestra en la Figura 6. Para el dimensionamiento es necesario dimensionar correctamente la sección crítica del cuello sónico 51 del inyector fluídico primario, que define el caudal crítico tratado por éste, y su sección de salida 53 que define la presión de salida del inyector y por lo tanto influye en la relación de accionamiento. The ejector 50 according to the invention is sized according to the nominal flow rate of the turbine 5 for electrical production (function D/). An example of the arrangement of an ejector 50 upstream of the superheater 7 and the supersonic turbine 5 is shown in Figure 6. For sizing it is necessary to correctly size the critical section of the sonic neck 51 of the primary fluidic injector, which defines the critical flow rate. treated by it, and its outlet section 53 that defines the outlet pressure of the injector and therefore influences the drive ratio.

Un ejemplo de cálculo realizado con el software EES que corresponde a la configuración de la Figura 6 se detalla en la Tabla 3. An example of a calculation carried out with the EES software that corresponds to the configuration in Figure 6 is detailed in Table 3.

Tabla 3 Table 3

En esta configuración, el eyector 50 está dimensionado de manera a tener un caudal crítico de 10 kg/h y una pequeña relación de accionamiento. In this configuration, the ejector 50 is sized to have a critical flow rate of 10 kg/h and a small drive ratio.

La utilización de un eyector 50 de sección variable permite regular de forma fina y eficaz la producción eléctrica para diferentes regímenes (función D0/). The use of a variable section ejector 50 allows the electrical production to be finely and efficiently regulated for different regimes (function D0/).

Se pueden considerar otras variantes y mejoras sin salirse del alcance de la invención. Other variants and improvements may be considered without departing from the scope of the invention.

En lugar de una disolución de trabajo compuesta por el par amoníaco/agua, se puede considerar en el sistema según la invención el uso de líquidos iónicos. Instead of a working solution composed of the ammonia/water pair, the use of ionic liquids can be considered in the system according to the invention.

En todos los modos de funcionamiento en los que funciona la turbina 5 (funciones B/, C/D/ y D0/), la turbina puede no estar conectada a un generador eléctrico y producir únicamente trabajo mecánico. In all operating modes in which the turbine 5 operates (functions B/, C/D/ and D0/), the turbine may not be connected to an electrical generator and produce only mechanical work.

Es posible prever el accionamiento de la bomba 9 mediante la turbina 5 en determinados casos. It is possible to provide for the drive of the pump 9 by the turbine 5 in certain cases.

Los flujos del fluido de trabajo se pueden separar en la salida del rectificador 13, en lugar de en la salida del generador 1 según la configuración mostrada en la Figura 1. The working fluid flows can be separated at the outlet of rectifier 13, instead of at the outlet of generator 1 according to the configuration shown in Figure 1.

Para el funcionamiento del rectificador 13, se puede usar el fluido que sale de la bomba 9 como fuente fría para rectificar el amoniaco. For the operation of the rectifier 13, the fluid leaving the pump 9 can be used as a cold source to rectify the ammonia.

Se puede añadir una línea fluídica de derivación para aumentar la presión del absorbente 4 desde el eyector 50. A bypass fluidic line can be added to increase the pressure of the absorber 4 from the ejector 50.

El sistema puede comprender al menos un módulo de almacenamiento de frigorías asociado al evaporador 3. El almacenamiento de frigorías permite así un almacenamiento de energía cuando la fuente y la necesidad no son concomitantes. Las frigorías almacenadas pueden liberarse en forma de frío o bien en forma de electricidad según las necesidades. El módulo de almacenamiento de frigorías puede ser un sistema térmico de almacenamiento por Material de Cambio de Fase o bien directamente un almacenamiento de fluido frío. El módulo de almacenamiento de frigorías está asociado al evaporador 3 para almacenar frigorías durante el funcionamiento para la producción de frío. Ventajosamente, el módulo de almacenamiento de frigorías está asociado también al absorbente 4 para liberar frigorías hacia el absorbente 4 cuando se desea una fuente de refrigeración, es decir en particular en los diferentes modos de funcionamiento. The system may comprise at least one refrigeration storage module associated with the evaporator 3. Refrigeration storage thus allows energy storage when the source and the need are not concomitant. The stored frigories can be released in the form of cold or in the form of electricity depending on the needs. The cold storage module can be a thermal Phase Change Material storage system or directly a cold fluid storage. The frigories storage module is associated with the evaporator 3 to store frigories during operation for the production of cold. Advantageously, the refrigeration storage module is also associated with the absorber 4 to release refrigerants towards the absorber 4 when a cooling source is desired, that is, in particular in the different operating modes.

El sistema puede comprender un módulo de almacenamiento de frigorías asociado con el absorbente 4 para liberar las frigorías. The system may comprise a frigories storage module associated with the absorber 4 to release the frigories.

El sistema también puede comprender al menos un módulo de almacenamiento de calorías asociado con el absorbente 4 o asociado con el generador 1 para liberar las calorías. The system may also comprise at least one calorie storage module associated with the absorber 4 or associated with the generator 1 to release calories.

El sistema puede comprender al menos un módulo de almacenamiento de electricidad asociado a la turbina supersónica 5 y más específicamente al generador eléctrico asociado a la turbina 5. El almacenamiento de electricidad permite así un almacenamiento de energía cuando la fuente y la necesidad no son concomitantes. La electricidad almacenada puede liberarse en forma de frío o bien en forma de electricidad según las necesidades. The system may comprise at least one electricity storage module associated with the supersonic turbine 5 and more specifically with the electrical generator associated with the turbine 5. The electricity storage thus allows energy storage when the source and the need are not concomitant. The stored electricity can be released in the form of cold or in the form of electricity depending on the needs.

A título de ejemplo, se pueden prever baterías eléctricas. By way of example, electric batteries can be provided.

Lista de referencias citadas List of cited references

[1] : Gokmen Demirkaya, Ricardo Vasquez Padilla, Armando Fontalvo, Yee Yan Lim. «Thermal and Exergetic Analysis of the Goswami Cycle Integrated with Mid-Grade Heat Sources». Agosto de 2017 Entropy 19(8) :416. DOI: 10.3390/e19080416. [1] : Gokmen Demirkaya, Ricardo Vasquez Padilla, Armando Fontalvo, Yee Yan Lim. "Thermal and Exergetic Analysis of the Goswami Cycle Integrated with Mid-Grade Heat Sources." August 2017 Entropy 19(8) :416. DOI: 10.3390/e19080416.

[2]: Voeltzel, N., Phan, H. T., Blondel, Q., González, B., and Tauveron, N., 2020, "Steady and Dynamical Analysis of a Combined Cooling and Power Cycle," Therm. Sci. Eng. Prog.,.19 (julio), p. 100650. [2]: Voeltzel, N., Phan, H. T., Blondel, Q., González, B., and Tauveron, N., 2020, "Steady and Dynamical Analysis of a Combined Cooling and Power Cycle," Therm. Sci. Eng. Prog.,.19 (July), p. 100650.

[3]: Elbel, S., and Hrnjak, P., 2008, "Experimental Validation of a Prototype Ejector Designed to Reduce Throttling Losses Encountered in Transcritical R744 System Operation," Int. J. Refrig., 31 (3), pp. 411- 422. [3]: Elbel, S., and Hrnjak, P., 2008, "Experimental Validation of a Prototype Ejector Designed to Reduce Throttling Losses Encountered in Transcritical R744 System Operation," Int. J. Refrig., 31 (3), pp. . 411-422.

[4] Ayou Dereje S. er al: "An overview of combined absorption power and cooling cycles", RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, vol. 21, 1 de mayo de 2013 (2013-05-01), páginas 728-748, XP055897934, US ISSN: 1364-0321, DOI: 10.1016/j.rser.2012.12.068 [4] Ayou Dereje S. er al: "An overview of combined absorption power and cooling cycles", RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, vol. 21, May 1, 2013 (2013-05-01), pages 728-748, XP055897934, US ISSN: 1364-0321, DOI: 10.1016/j.rser.2012.12.068

Claims (12)

REIVINDICACIONES 1. Sistema para producir frío y energía eléctrica, que comprende:1. System to produce cold and electrical energy, which includes: - un desorbedor, denominado generador (1 ),- a desorber, called a generator (1), - un condensador (2),- a capacitor (2), - un evaporador (3),- an evaporator (3), - un absorbente (4),- an absorbent (4), - un circuito fluídico de absorción (100) en el que circula un fluido de trabajo que comprende un refrigerante y un absorbente, conectando el circuito fluídico (100) el generador (1 ) al condensador (2), el condensador (2) al evaporador (3), el evaporador (3) al absorbente (4) y el absorbente (4) al generador (1),- an absorption fluidic circuit (100) in which a working fluid that comprises a refrigerant and an absorbent circulates, the fluidic circuit (100) connecting the generator (1) to the condenser (2), the condenser (2) to the evaporator (3), the evaporator (3) to the absorbent (4) and the absorbent (4) to the generator (1), - una turbina supersónica (5) dispuesta en el circuito fluídico (100) entre el generador (1) y el absorbente (4) con derivación del condensador (2) y del evaporador (3), estando configurada la turbina para accionar un generador eléctrico para producir electricidad,- a supersonic turbine (5) arranged in the fluidic circuit (100) between the generator (1) and the absorber (4) with a bypass of the condenser (2) and the evaporator (3), the turbine being configured to drive an electric generator to produce electricity, - al menos un eyector (50) dispuesto en el circuito fluídico entre el generador y la turbina.- at least one ejector (50) arranged in the fluidic circuit between the generator and the turbine. 2. Sistema según la reivindicación 1, siendo el eyector un eyector simple o un eyector con sección del cuello transversal variable.2. System according to claim 1, the ejector being a simple ejector or an ejector with variable cross-neck section. 3. Sistema según la reivindicación 1 o 2, comprendiendo el fluido de trabajo como fluido refrigerante amoniaco (NH3) y como absorbente agua (H2O).3. System according to claim 1 or 2, the working fluid comprising ammonia (NH3) as a cooling fluid and water (H2O) as an absorbent. 4. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el circuito fluídico (100) un intercambiador (14) dispuesto en una línea fluídica de derivación (15) en desviación de la conexión fluídica entre el evaporador (3) y el absorbente (4), estando la línea de derivación (15) conectada al inyector del fluido secundario del eyector (50) de manera que el intercambiador (14) calienta el fluido secundario antes de su entrada en el eyector (50).4. System according to one of the preceding claims, the fluidic circuit (100) comprising an exchanger (14) arranged in a fluidic bypass line (15) in deviation from the fluidic connection between the evaporator (3) and the absorbent (4). , the bypass line (15) being connected to the secondary fluid injector of the ejector (50) so that the exchanger (14) heats the secondary fluid before its entry into the ejector (50). 5. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, estando configurada la turbina (5) para accionar la bomba (9) de circulación del fluido de trabajo.5. System according to one of the previous claims, the turbine (5) being configured to drive the pump (9) for circulating the working fluid. 6. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un rectificador (13) para el fluido refrigerante, dispuesto entre el generador (1 ) y el condensador (2).6. System according to one of the previous claims, comprising a rectifier (13) for the refrigerant fluid, arranged between the generator (1) and the condenser (2). 7. Sistema según la reivindicación 6, estando los flujos de las disoluciones denominadas rica y pobre del fluido de trabajo separados en la salida del generador (1) o en la salida del rectificador (13).7. System according to claim 6, the flows of the so-called rich and lean solutions of the working fluid being separated at the outlet of the generator (1) or at the outlet of the rectifier (13). 8. Sistema según la reivindicación 6 o 7, utilizándose el fluido a la salida de la bomba (9) de circulación del fluido de trabajo como fuente fría del rectificador (13).8. System according to claim 6 or 7, the fluid at the outlet of the working fluid circulation pump (9) being used as a cold source of the rectifier (13). 9. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende una línea de derivación fluídica entre el eyector (50) y el absorbente (4) de manera a aumentar la presión del fluido de trabajo en este último.9. System according to one of the preceding claims, comprising a fluidic bypass line between the ejector (50) and the absorber (4) in order to increase the pressure of the working fluid in the latter. 10. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende como fuente de calor un calor a baja temperatura, ventajosamente comprendida entre 70°C y 150°C.10. System according to one of the preceding claims, which comprises as a heat source heat at a low temperature, advantageously between 70°C and 150°C. 11. Procedimiento para producir energía eléctrica y energía térmica implementado mediante un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:11. Procedure for producing electrical energy and thermal energy implemented by a system according to any one of the preceding claims, comprising: - en un primer modo de funcionamiento de producción de frío únicamente, la circulación del fluido de trabajo en el circuito fluídico (100) sucesivamente a través del generador (1), del condensador (2), del evaporador (3), después del absorbente (4) y después de nuevo en el generador (1);- in a first mode of operation of cold production only, the circulation of the working fluid in the fluidic circuit (100) successively through the generator (1), the condenser (2), the evaporator (3), then the absorber (4) and then again in the generator (1); - en un segundo modo de funcionamiento para producir energía eléctrica únicamente, la circulación del fluido de trabajo en el circuito fluídico (100) sucesivamente a través del generador (1), de la turbina supersónica (5) asociada a un generador eléctrico, del absorbente (4) y después de nuevo en el generador (1);- in a second mode of operation to produce electrical energy only, the circulation of the working fluid in the fluidic circuit (100) successively through the generator (1), the supersonic turbine (5) associated with an electrical generator, the absorber (4) and then again in the generator (1); - en un tercer modo de funcionamiento de coproducción de frío y de energía eléctrica, la circulación de una parte del fluido de trabajo en el circuito fluídico (100) sucesivamente a través del generador (1 ), del condensador (2), del evaporador (3), después del absorbente (4), después de nuevo en el generador (1), y la otra parte del fluido de trabajo pasa sucesivamente a través del generador (1), de la turbina supersónica (5) asociada a un generador eléctrico, del absorbente (4) y después de nuevo en el generador (1);- in a third mode of operation of co-production of cold and electrical energy, the circulation of a part of the working fluid in the fluidic circuit (100) successively through the generator (1), the condenser (2), the evaporator ( 3), after the absorber (4), then again in the generator (1), and the other part of the working fluid passes successively through the generator (1), the supersonic turbine (5) associated with an electrical generator , from the absorber (4) and then again into the generator (1); - en un cuarto modo de funcionamiento para coproducir frío y energía eléctrica con una relación regulada entre producción de frío y producción eléctrica, la circulación de una parte del fluido de trabajo en el circuito fluídico (100) sucesivamente a través del generador (1), del condensador (2), del evaporador (3) y después del absorbente (4), después de nuevo en el generador (1 ), y la otra parte del fluido de trabajo sucesivamente a través del generador (1 ), del eyector (50), de la turbina supersónica (5) asociada con un generador eléctrico, del absorbente (4) y después de nuevo en el generador (1 ).- in a fourth mode of operation to co-produce cold and electrical energy with a regulated relationship between cold production and electrical production, the circulation of a part of the working fluid in the fluidic circuit (100) successively through the generator (1), from the condenser (2), from the evaporator (3) and then from the absorber (4), then again into the generator (1), and the other part of the working fluid successively through the generator (1), from the ejector (50 ), from the supersonic turbine (5) associated with an electrical generator, from the absorber (4) and then again into the generator (1). 12. Uso de un sistema de producción de frío y de energía eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 para una producción eléctrica de una potencia superior a 100 kWe.12. Use of a cold and electrical energy production system according to any one of claims 1 to 10 for electrical production of a power greater than 100 kWe.
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