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• juan cortez arredondo

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Ciclos de refrigeración Carlos Cabrera Termodinámica Instituto IACC 13/01/2020

Desarrollo

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Compare los procesos entre el ciclo invertido de Carnot y los ciclos ideales y reales de compresión de vapor. Señale similitudes y diferencias entre ellos. Explique brevemente las causas de esas diferencias.

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Realice una búsqueda en internet e identifique dos sistemas comerciales de refrigeración para uso industrial, compare sus componentes, desempeño y tipo de refrigerante utilizado. Indique cuáles criterios se tomaron en cuenta para definir el uso de ese refrigerante.

 El compressor Mueve el refrigerante en estado gaseoso y lo comprime para elevar la presión y la temperatura. Dependiendo el tipo de proyecto, estos son algunos de los compresores más usados en la industria:

COMPRESORES DE PISTÓN Los compresores de pistón semi-herméticos y compactos son universales y aptos para muchos refrigerantes.

 Sistema de expansion Se encarga de convertir el refrigerante líquido en pequeñas partículas líquidas a baja presión (similar a como funciona un atomizador). Esas pequeñas partículas absorben el calor del ambiente y se evaporan. El sistema de expansión está formado principalmente por válvulas, es el equipo que controla el flujo de refrigerante líquido que entra al evaporador de expansión directa, manteniendo constante el recalentamiento del vapor de refrigerante en la salida del evaporador. Básicamente su misión, en los equipos de expansión directa (o seca), se restringe a dos funciones: la de controlar el caudal de refrigerante en estado líquido que ingresa al evaporador y la de sostener un sobrecalentamiento constante a la salida de este.

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICAS Las válvulas de expansión termostáticas controlan el flujo de refrigerante líquido que entra al evaporador de expansión directa, manteniendo constante el recalentamiento del vapor de refrigerante en la salida del evaporador.

Escrito por: Lourdes Directora de Marketing Latinoamérica en Froztec Internacional Inc. Estudió Ciencias Políticas y Administración Pública, Subsistema en Marketing en la Universidad Iberoamericana de la Ciudad de México.

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Un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor que usa refrigerante 134a como fluido de trabajo mantiene un condensador a 1.000 kPa y el evaporador a 4 °C. Determine el COP de este sistema y la cantidad de potencia necesaria para proporcionar una carga de enfriamiento de 400 kW.

Datos: T1vapor saturado= 4° h1 = 252.77 kJ/kg s1= 0.92927kJ/kg*K P2 = 1000kPa = 1Mpa S2= S1 h2 = 275.29 kJ/kg P3líquido saturado= 1000kPa h3 = 107.32 kJ/kg

h4 ≅ h3 = 107.32kJ/kg kJ

400

̇

QL s 𝑄̇ L = 𝑚̇ (h1 – h4) 𝑚̇ = h −h =(252.77−107.32)kJ/kg =2.75kg/s 1

4

𝒘̇Entrada = 𝑚̇ ∗ (h2 – h1) = (2.75kg/s) *(275.29 – 252.77)kJ/kg = 61.93kW COPR = Ẇ

𝑄̇L entrada

400kW

= 61.39kW = 6.46



Entra refrigerante 134a al compresor de un refrigerador como vapor sobrecalentado a 0,20 MPa y -5 °C a un flujo másico de 0,7 kg/s, y sale a 1,2 MPa y 70 °C. El refrigerante se enfría en el condensador a 44 °C y 1,15 MPa, y se estrangula a 0,2 MPa.

Despreciando cualquier transferencia de calor y cualquier caída de presión en las líneas de conexión entre los componentes, muestre el ciclo en un diagrama T-s con respecto a las líneas de saturación, y determine:

a. La tasa de remoción de calor del espacio refrigerado y la entrada de potencia al compresor. Q̇b = 𝑚̇(h1 –h4) P1 = 200kPa y T1 = -5°C interpolación. 253.05+244.54 = 497.59/2= 248.80kJ/kg h1 = 248.80kJ/kg h3 = h4 P3 = 1150kPa, y T3 = 44°C H3=h4=hf= 115.16 KJ/Kg Q̇b = 𝑚̇ ∗(h1 –h4) =( 0.7kg/s) *[(248.80 – 115,16)kJ/kg] = 93,55kW Ẇ𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎= 𝑚̇ (ℎ2−ℎ1) p2 = 1.2 MPa y T2 = 70°C. H2 = 300.61kJ/kg Ẇ𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎= =( 0.7kg/s) [(300.61– 248.80)kJ/kg] = 41,448kW

b. La eficiencia isentrópica del compresor 𝜂𝐶=

ℎ2𝑠−ℎ1 ℎ2−ℎ1

S1 =0.9539kJ/kg×K Con s2 = s1 y p2 = 1.2 Mpa h2s = 287.18 kJ/kg 287.18−248.80

ƞ =300,61−248.80 = 0,7408 ƞ ≈ 74.1%

c. El COP del refrigerador. 𝑄̇

93.55

COPR =𝑊̇ b = 41.448 = 2.26 𝑒𝑛𝑡

Bibliografía IACC (2019). Ciclos de refrigeración. Termodinámica. Semana 6.

https://blog.froztec.com/guia-basica-principales-componentes-y-accesorios-en-larefrigeracion-industrial