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• EDUARD MIGUEL CHAVEZ AREDO

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1. Calcule une instalación frigorífica de doble compresión, considerando que la temperatura de eva que la condensación ocurre a 30°C, la potencia frigorífica es de 105 kCal/h y el fluido frigorífico en compresión directa es R-717. a) El Sistema trabaja en doble compresión directa con inyección parcial de refrigerante en enfriador intermedio tipo cerrado. Considere que el líquido es subenfriado hasta una temperatura 10°C super enfriador intermedio, es decir hasta una temperatura de -14°C (punto 7 del diagrama); los valores d diagrama p-h son: h1=380 kCal/kg; h2=443 kCal/kg; h3= 394 kCal/kg; h4=465 kCal/kg; h5= h6= 134 k otro lado, los valores de volúmenes específicos requeridos son: ve1=4,75 m3/kg; ve3=0,75 m3/kg.

Potencia frigorifica (Qf)

100000

Kcal/h

T EVAP

-60

°C

213

K

T COND

30

°C

303

K

Refrigerante R 717

Tabla de entalpias

Punto 1 2 3 4 5 6 7 8

h(Kcal/Kg) 380 443 394 465 134 134 85 85

V (m3/kg) 4.75

Diagrama p–h del ciclo de co

0.75

Produccion frigorifica especifica q0

295.000

Kcal/kg

𝑞_0= ℎ_1−ℎ_8 Caudal en peso baja presion

mv

338.983

kg/h

(𝑚_𝑉 ) ̇=𝑄_𝑓/𝑞_0

alta presion

m+mv

466.754

kg/h

Equivalente termico de trabajo de comprension baja presion

WB

21355.9322

k cal/h

alta presion

wA

33139.5046

k cal/h

wT

54495.4368

k cal/h

((𝑚+ ) ̇𝑚_𝑉 ) ̇=(ℎ_2−ℎ _7)/(ℎ_3−ℎ_6 ) *(𝑚_𝑉 ) ̇ 𝑤_𝐵= (𝑚_𝑉 ) ̇" "∗(ℎ_2−ℎ_1) 𝑤_𝐴= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4−ℎ_3)

Coeficiente de eficiencia energetica (ε )

COP =𝑄_𝑓/(𝑊_𝐵+𝑊_(𝐴 )) ) Coeficiente frigorifico referido al ciclo de carnot (COP COP

1.835

CARNOT

COP CARNOT

2.367

Rendimiento economico (η ) η

77.536

%

Calor cedido en el condensador QC

154495.437

baja presion

VB

1610.16949

m3 /h

alta presion

VA

350.065189

k cal/h

Potencia frigorifica especifica 1578.114

η=𝐶𝑂𝑃/ 〖𝐶𝑂 𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇

k cal/h

Caudales en volumen

Ki

〖𝐶𝑂𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇= (𝑇_𝐶−𝑇_𝐸 )

k cal /Kw.h

Potencia indicada teorica

𝑄_𝐶= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4 𝑉_𝐵= (𝑚_𝑉 ) ̇" "∗( 〖𝑉 𝑒〗 _1) 𝑉_𝐴= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + " 𝑚)∗( 〖𝑉𝑒〗 _3) 𝐾_𝑖= ε * 860

Ni,t

𝑁_(𝑖,𝑡)=𝑄_𝑓/𝐾_𝑖 63.37

kw

ndo que la temperatura de evaporación es de -60 °C, mientras kCal/h y el fluido frigorífico en

cial de refrigerante en enfriador intermedio, o con enfriador sta una temperatura 10°C superior a la que existe en el to 7 del diagrama); los valores de las entalpías obtenidas del ; h4=465 kCal/kg; h5= h6= 134 kCal/kg; h7= h8= 85 kCal/kg. Por =4,75 m3/kg; ve3=0,75 m3/kg.

Diagrama p–h del ciclo de compresión doble directa con enfriador intermedio de inyección parcial

𝑚_𝑉 ) ̇=(ℎ_2−ℎ −ℎ_6 )

= (𝑚_𝑉 ) ̇" _2−ℎ_1)

= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + ∗(ℎ_4−ℎ_3)

𝑊_𝐵+𝑊_(𝐴

〖𝐶𝑂𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇=𝑇_𝐸/ 𝑇_𝐶−𝑇_𝐸 )

〖𝐶𝑂 𝑁𝑂𝑇

𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4−ℎ_5)

𝑚_𝑉 ) ̇" "∗( 〖𝑉

𝑚_𝑉 ) ̇" + " 𝑉𝑒〗 _3)

b. El Sistema trabaja en doble compresión directa con inyección total de refrigerante en enfriador in intermedio tipo abierto. Los valores de las entalpías obtenidas del diagrama p-h son: h1=380 kCal/k kCal/kg; h4= 465 kCal/kg; h5= h6= 134 kCal/kg; h7= h8= 74 kCal/kg. Por otro lado, los valores de vol son: ve1=4,75 m3 /kg; ve3=0,75 m3/kg

Potencia frigorifica (Qf)

100000

Kcal/h

T EVAP

-60

°C

213

K

T COND

30

°C

303

K

Refrigerante R 717

Tabla de entalpias

Punto 1 2 3 4 5 6 7 8

h(Kcal/Kg) 380 443 394 465 134 134 74 74

V (m3/kg) 4.75

Diagrama p–h del ciclo de co

0.75

Produccion frigorifica especifica q0

306.000

Kcal/kg

Caudal en peso baja presion

mv

326.797

𝑞_0= ℎ_1−ℎ_8 (𝑚_𝑉 ) ̇=𝑄_𝑓/𝑞_0

kg/h

alta presion

m+mv

463.801

kg/h

Equivalente termico de trabajo de comprension baja presion

WB

alta presion

wA

32929.8643

k cal/h

wT

53518.0995

k cal/h

20588.2353

k cal/h

Coeficiente de eficiencia energetica (ε ) COP

1.869

((𝑚+ ) ̇𝑚_𝑉 ) ̇=(ℎ_2−ℎ _7)/(ℎ_3−ℎ_6 ) *(𝑚_𝑉 ) ̇ 𝑤_𝐵= (𝑚_𝑉 ) ̇" "∗(ℎ_2−ℎ_1) 𝑤_𝐴= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4−ℎ_3)

COP =𝑄_𝑓/(𝑊_𝐵+𝑊_(𝐴 ))

Coeficiente frigorifico referido al ciclo de carnot (COP CARNOT) COP CARNOT

2.367

Rendimiento economico (η ) η

78.952

%

〖𝐶𝑂𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇= (𝑇_𝐶−𝑇_𝐸 ) η=𝐶𝑂𝑃/ 〖𝐶𝑂 𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇

Calor cedido en el condensador QC

153518.1

k cal/h

𝑄_𝐶= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4

Caudales en volumen baja presion

VB

1552.28758

m3 /h

alta presion

VA

347.850679

k cal/h

𝑉_𝐵= (𝑚_𝑉 ) ̇" "∗( 〖𝑉 𝑒〗 _1) 𝑉_𝐴= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + " 𝑚)∗( 〖𝑉𝑒〗 _3)

Potencia frigorifica especifica Ki

1606.933

k cal /Kw.h

Potencia indicada teorica

𝐾_𝑖= ε * 860 𝑁_(𝑖,𝑡)=𝑄_𝑓/𝐾_𝑖

𝑁_(𝑖,𝑡)=𝑄_𝑓/𝐾_𝑖 Ni,t

62.23

kw

al de refrigerante en enfriador intermedio, o con enfriador iagrama p-h son: h1=380 kCal/kg; h2=443 kCal/kg; h3= 394 Por otro lado, los valores de volúmenes específicos requeridos

Diagrama p–h del ciclo de compresión doble directa con enfriador intermedio de inyección total

𝑚_𝑉 ) ̇=(ℎ_2−ℎ −ℎ_6 )

= (𝑚_𝑉 ) ̇" _2−ℎ_1)

= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + ∗(ℎ_4−ℎ_3)

𝑊_𝐵+𝑊_(𝐴

〖𝐶𝑂𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇=𝑇_𝐸/ 𝑇_𝐶−𝑇_𝐸 )

〖𝐶𝑂 𝑁𝑂𝑇

𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4−ℎ_5)

𝑚_𝑉 ) ̇" "∗( 〖𝑉

𝑚_𝑉 ) ̇" + " 𝑉𝑒〗 _3)

3. Una instalación frigorífica de doble compresión, que utiliza R-134a, en la que se tiene la temperat del condensador a +38°C, para una potencia frigorífica de 100000 kCal/h, calcular: a) La producción frigorífica específica b) Caudal en peso c) Equivalente térmico del trabajo de compresión d) Calor absorbido en el condensador e) Caudales en volumen f) Coeficiente frigorífico g) Coeficiente frigorífico referidos al ciclo de Carnot h) Rendimiento económico i) Potencia frigorífica específica j) Potencia indicada teórica

Potencia frigorifica (Qf)

100000

Kcal/h

T EVAP

-30

°C

243

K

T COND

38

°C

311

K

Refrigerante R 134 Presion intermedia P EVAP

84.43

kPa

P COND

963.68

kPa

Temperatura intermedia

Tabla de entalpias

Punto 1 2 3 4 5 6 7 8

h(Kcal/Kg) 55.7208 60.7872 59.9616 65.74188 25.2696 25.2696 12.2688 12.2688

V (m3/kg) 0.2258 0.07123

P (kPa) 84.43 285.24 285.24 963.68 963.68 285.24 285.24 84.43

T (°C) -30 6.16 -0.75 39.78 38 -0.75 -0.75 -30

S (KJ/kg.K) 0.95579 0.95579 0.93191 0.93191

Produccion frigorifica especifica q0

43.452

Caudal en peso

Kcal/kg

𝑞_0= ℎ_1−ℎ_8 (𝑚_𝑉 ) ̇=𝑄_𝑓/𝑞_0

(𝑚_𝑉 ) ̇=𝑄_𝑓/𝑞_0 baja presion

mv

2301.390

kg/h

alta presion

m+mv

3218.603

kg/h

Equivalente termico de trabajo de comprension baja presion

WB

11659.7625

k cal/h

alta presion

wA

18604.4244

k cal/h

wT

30264.1869

k cal/h

Coeficiente de eficiencia energetica (ε ) COP

3.304

((𝑚+ ) ̇𝑚_𝑉 ) ̇=(ℎ_2−ℎ _7)/(ℎ_3−ℎ_6 ) *(𝑚_𝑉 ) ̇ 𝑤_𝐵= (𝑚_𝑉 ) ̇" "∗(ℎ_2−ℎ_1) 𝑤_𝐴= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4−ℎ_3)

COP =𝑄_𝑓/(𝑊_𝐵+𝑊_(𝐴 ))

Coeficiente frigorifico referido al ciclo de carnot (COP CARNOT) COP CARNOT

3.574

Rendimiento economico (η ) η

92.464

%

〖𝐶𝑂𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇= (𝑇_𝐶−𝑇_𝐸 ) η=𝐶𝑂𝑃/ 〖𝐶𝑂 𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇

Calor cedido en el condensador QC

130264.187

k cal/h

𝑄_𝐶= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4

Caudales en volumen baja presion

VB

519.653871

m3 /h

alta presion

VA

229.261065

k cal/h

𝑉_𝐵= (𝑚_𝑉 ) ̇" "∗( 〖𝑉 𝑒〗 _1) 𝑉_𝐴= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + " 𝑚)∗( 〖𝑉𝑒〗 _3)

Potencia frigorifica especifica Ki

2841.643

k cal /Kw.h

𝐾_𝑖= ε * 860

Potencia indicada teorica Ni,t

35.19

kw

𝑁_(𝑖,𝑡)=𝑄_𝑓/𝐾_𝑖

a, en la que se tiene la temperatura del evaporador a -30°C y la Cal/h, calcular:

38 ° C -0.75 °C

-30 °C 285.242883

kPa

-0.75

°C

Diagrama p–h del ciclo de compresión doble directa con en de inyección total h(KJ/Kg) 232.17 253.28 249.84 273.9245 105.29 105.29 51.12 51.12

𝑚_𝑉 ) ̇=(ℎ_2−ℎ −ℎ_6 )

= (𝑚_𝑉 ) ̇" _2−ℎ_1)

= ((𝑚_𝑉 ) ̇" + ∗(ℎ_4−ℎ_3)

𝑊_𝐵+𝑊_(𝐴

〖𝐶𝑂𝑃〗 _𝐶𝐴𝑅𝑁𝑂𝑇=𝑇_𝐸/ 𝑇_𝐶−𝑇_𝐸 )

〖𝐶𝑂 𝑁𝑂𝑇

𝑚_𝑉 ) ̇" + m )"∗(ℎ_4−ℎ_5)

𝑚_𝑉 ) ̇" "∗( 〖𝑉

𝑚_𝑉 ) ̇" + " 𝑉𝑒〗 _3)

38 ° C -0.75 °C

-30 °C

compresión doble directa con enfriador intermedio de inyección total