An Evaluation of Two Refrigerant Mixtures in a Breadboard Air Conditioner

AN EVALUATION OF TWO REFRIGERANT MIXTURES IN A BREADBOARD AIR CONDITIONER William Mulroy Michael Kauffeld Mark McLinden David Didion National Bureau of Standards Gaithersburg, Maryland 20899 An experimental, water-to-water, breadboard heat pump, tha t is one which could easily be reconfigured, was constructed fo r comparison of pure R22 to the refrigerant mixtures R22/R11 4 ahd R13/Rl2. Three evaporator configurations were extensively studied. In all cases the best mixture outperformed R22. The best efficiency with R22/Rl14 was 32% higher and with R13/Rl2 was 16% high er than the best e~ficiency measured with R22. other obseryations were, first, that mixtures can take advantage of heat exch~nger efficiency that, ih a gliding temperature application; a pure refrige rant is incapable of utilizing. Secondly, that heat exchange betw een the condensed and evaporating refrigerant is beneficial to som e mixed refrigerants .. Finally, mixtures exhibit nonlinearity of e nthalpy versus temperature in the two phase region which has signi ficant impact on both heat exchanger and cycle design. EVALUAT~ON DE DEUX MELANGES DE FRIGORIGENES DANS UN CONDITlONNEUR D'AIR EXPERIMENTAL RESUME Une pompe a chaleur eau-eau, exper~mentale, c'e st-a-d~re une pompe dont on peut facilement modifier la configuratio n, a ete cbnstruite en vue de la comparaison du R22 pur aux melange s de R22-Ril4 et Rl3-Rl2. Tro~s configurations d'evaporateur ont ete etudiees de fa~on poussee. Dans tous les cas, le meilleur mel ange avait une meilleute performance que le R22, le meilleur rendemen t du melange de R22-Rll4 etait superieur de 32 % et celui du melange de Rl3-Rl2 superieur de 16 % au meilleur rendement mesure du R22. On a observe de plus, d'abord que les melanges pouvaient tirer un ben~f ice du rendement de l'echangeur de chaleur pur que, dans une appl ication de temperature glissante, un frigorigene pur est incapable d' utiliser ; ensuite que l'echange de chaleur entre l.e frigorigenes con dense et le frigorigene en evaporat~on etait favorable a certains mela nges de frigorigenes. Enfin que les melanges presentent une non-li nearite de l'enthalpie en fonction de la temperature dans la region d iphasique, ce qui a un impact net sur la conception de l'echangeur de chaleur et du cycle.