Numerical simulation of a variable speed refrigeration system

• Published in: International journal of refrigeration Vol. 24; no. 2; pp. 192 - 200
• Main Authors: Koury, R.N.N., Machado, L., Ismail, K.A.R.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford Elsevier Ltd 01.03.2001; Elsevier Science
• Subjects: Applied sciences; Compression system; Energy; Energy. Thermal use of fuels; Exact sciences and technology; Fonctionnement; Modelling; Modélisation; Operating; Refrigerating engineering; Refrigerating engineering. Cryogenics. Food conservation; Refrigerating system; Régime permanent; Régime transitoire; Steady state; Système frigorifique; Système à compression; Techniques. Materials; Transient behavior; Refrigerating system; Transient behavior; Système frigorifique; Régime permanent; Compression system; Modelling; Système à compression; Fonctionnement; Operating; Steady state; Régime transitoire; Modélisation; Refrigeration equipment; Variable speed drive; Unsteady state; Numerical simulation; Mathematical model; Modeling; Varying speed; Compression refrigeration
• ISSN: 0140-7007; 1879-2081
• DOI: 10.1016/S0140-7007(00)00014-1

This work presents two numerical models to simulate the transient and steady state behavior of a vapor compression refrigeration system. The condenser and the evaporator were divided into a number of control volumes. Time dependent partial differential equations system was obtained from the mass, energy and momentum balances for each control volume. As the expansion valve and the compressor both have very small thermal inertia, the steady state models were applied for these components. Transient and steady state models numerical predictions were compared and good agreement was found. Further simulations were performed with the objective of verifying the possibility of controlling the refrigeration system and the superheating of the refrigerant in the evaporator outlet by varying the compressor speed and the throttling valve sectional area. The results indicate that the proposed models can be used to formulate an algorithm for controlling a refrigeration system. Le principal objectif de ce travail est de présenter deux modèles élaborés afin de simuler le fonctionnement en régime transitoire et permanent d'un système frigorifique à compression de vapeur. Le condenseur et l'évaporateur ont été divisés en plusieurs sous-volumes. Un système d'équations différentielles a été obtenu à partir de l'application, pour chaque sous-volume, des équations de bilans énergétique, massique et de quantité de mouvement. Puisque le détendeur et le compresseur ont une faible inertie thermique, ces composants ont été modelés en régime permanent. Les prévisions des modèles en régime transitoire et permanent ont été comparés et on a pu montrer une bonne concordance entre ces résultats. Des simulations supplémentaires ont été réalisées afin de vérifier la possibilité d'effectuer la régulation de la puissance frigorifique et de la surchauffe du frigorigène à la sortie de l'évaporateur à partir de la vitesse du compresseur et de la section de l'obturateur. Les résultats obtenus indiquent que les modèles peuvent être utiles dans le développement d'un algorithme de régulation d'un système frigorifique.