En esta tesis doctoral se estudia el uso de las mezclas ternarias NH3/H2O/XOH (X: NaOH, KOH, LiOH) en ciclos de refrigeración por absorción activados con energía solar térmica o calor residual. La adición de hidróxidos alcalinos NaOH, KOH o LiOH a la mezcla amoníaco/agua disminuye la temperatura de ebullición de la mezcla y favorece la separación del amoniaco al desplazar el equilibrio de disolución del amoniaco en agua hacia la separación del amoniaco en fase gas, con la consiguiente reducción de las etapas de rectificación y un aumento del COP y de la capacidad frigorífica del equipo. Sin embargo, la presencia del hidróxido en el absorbedor es perjudicial ya que reduce la capacidad de absorción del amoníaco por el absorbente. Este efecto puede contrarrestarse limitando la presencia del OH- en el absorbedor para lo cual el ciclo básico ha de modificarse incluyendo una etapa de separación que confine el OH- en el generador. / The use of ammonia-water absorption refrigeration cycles driven by low temperature heat sources such as thermal solar energy or waste heat from some new energy distributed generation technologies is so far not feasible due to the low temperature of some of these heat sources. To overcome this problem over the past several years, it has been proposed the addition of hydroxides to the ammonia-water mixture.The objective of this thesis is to study the effect of the NaOH, KOH and LiOH in the liquid vapour equilibrium of NH3/H2O mixture in order to reduce the boiling temperature, to select the hydroxide that presents more advantages for the operation of the absorption cycle and perform several simulations with the selected hydroxide to evaluate the overall performance of the cycle using the new ternary mixture.

Se han realizado extensas simulaciones por Monte Carlo NVT de fluidos de pozo cuadrado con rangos de potencial 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 y 2.0. Las propiedades obtenidas son la ecuación de estado, la energía interna, el calor específico a volumen constante y la función de distribución radial. Para cada rango de potencial se han estudiado las densidades reducidas 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 y 0.9 y temperaturas reducidas 0.5, 0.7, 1.0, 1.5, 2.0 y 3.0, aunque para cada rango sólo se han considerado las temperaturas de dicha lista que son supercríticas. El extenso banco de datos generado se ha utilizado para contrastar la precisión de diversas teorías de perturbaciones, entre las cuales se encuentran las diversas versiones de la teoría de Barker-Henderson incluyendo el tratamiento avanzado del segundo término perturbativo desarrollado por Smith, Henderson y Barker, así como la teoría de perturbaciones de Tang y Lu, basada en ecuaciones integrales. Al objeto de determinar si las discrepancias observadas entre dichas teorías y los datos de simulación son debidas al tratamiento perturbativo en sí o a las aproximaciones realizadas por las diversas teorías, se han determinado mediante simulación en ordenador los términos perturbativos de primer y segundo orden de la energía libre, la energía interna y la ecuación de estado, así como los términos perturbativos de orden cero y de primer orden de la función de distribución radial. Se encuentra así que, aunque parte de las discrepancias entre teoría y simulación observadas son debidas a las aproximaciones teóricas realizadas, otra parte considerable es debida a que la teoría de perturbaciones converge lentamente, de manera que el truncamiento de la serie perturbativa en el término de segundo orden en las propiedades termodinámicas o de primer orden en la función de distribución radial es insuficiente para obtener resultados totalmente satisfactorios a temperaturas, densidades y rangos de potencial bajos. Dadas las limitaciones de las mencionadas teorías de perturbaciones, y ante la dificultad extrema de determinar, tanto desde un punto de vista teórico como mediante simulación por ordenador, de los términos perturbativos de orden superior, se ha desarrollado una nueva teoría del número de coordinación que proporciona resultados mucho más satisfactorios que las teorías del mismo tipo existentes hasta el momento. Dicha teoría tiene en común con las teorías de perturbaciones que utiliza como sistema de referencia el fluido de esferas duras. Cuando se implementa la expresión obtenida para el número de coordinación en el contexto de una teoría generalizada de van der Waals, los resultados que se obtienen para las propiedades termodinámicas son en general más satisfactorios que los que proporcionan las teorías de perturbaciones estudiadas. Dado que la teoría desarrollada es susceptible de futuras mejoras, se abre así una prometedora línea de trabajo.

In the next pages, an energetic and exergetic analysis of one specific Heat, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) system, using air recirculation, will be detailed. Different operating conditions will be presented and the ones of least exergy destruction will be highlighted and analyzed. Both the first and second law of thermodynamics are used to understand and describe these phenomena through a specific performance criterion called Duty Specific Exergy Consumption1, noted DSExC in the rest. The main results presented in this document have been published in a peer-reviewed French journal dedicated to HVAC systems, see (Chacon Chauca, Quintanilla Munoz, & Vaudrey, 2019).