E19 Refrigeración

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERA

Departamento de Ingeniera Mecnica

Programa Vespertino de Prosecucin de Estudios

Ingeniera de Ejecucin en Mecnica

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INGENIERIA DE EJECUCIN EN MECANICA

PROGRAMA PROSECUCION DE ESTUDIOS VESPERTINO

GUIA DE LABORATORIO

ASIGNATURA

9553 M85 TERMODINMICA

NIVEL 03

EXPERIENCIA E 19

SISTEMA DE REFRIGERACIN

HORARIO: MIERCOLES: 19.00 A 21.30





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TITULO: SISTEMA DE REFRIGERACIN.

1. OBJETIVO GENERAL

Capacitar al alumno para que reconozca, identifique y utilice los principios

termodinmicos asociados a un ciclo de refrigeracin por compresin de vapor, as como los aspectos prcticos de un sistema de refrigeracin domestico.

2. OBJETIVOS ESPECFICOS a) El alumno ser capaz de identificar y correlacionar los diferentes componentes

del sistema de refrigeracin con los principios termodinmicos del ciclo. b) Podr representar en el diagrama T-s, y p-h el ciclo de refrigeracin standar y

real de funcionamiento. c) Evaluar la eficiencia de refrigeracin a travs de la determinacin del coe-

ficiente de perfomance real y coeficiente de perfomance de Carnot. Asimismo por la aplicacin de la primera y segunda ley de la termodinmica podr obtener los flujos energticos y entrpicos del ciclo de refrigeracin.

3. ASPECTOS TERICOS. Desde que la refrigeracin puede definirse como la ciencia o arte de enfriar cuerpos o fluidos a temperaturas menores que aquellas disponibles en el ambiente, el ciclo de refrigeracin por compresin de vapor consiste en extraer calor de una fuente de baja temperatura y rechazarlo a una fuente de alta temperatura. Tal extraccin y rechazo de calor se realiza mediante la realizacin de un trabajo que para el ciclo de refrigeracin por compresin de vapor el elemento se denomina compresor.





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Considerando el ciclo esquemticamente como:

El ciclo de Carnot puede representarse como:

Donde los procesos son: 1-2 Compresin isoentrpica ( s=constante). 2-3 Condensacin a Tc constante ( rechazo de calor). 3-4 Expansin isoentrpica ( s= constante). 4-1 Evaporacin a Te constante.





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Por definir el coeficiente de performance como la relacin en la refrigeracin til(Qe) y el trabajo neto de la forma E=Qc/Wc La representacin de los estados termodinmicos en los cuales se encuentra el ciclo de refrigeracin, puede realizarse tanto para un ciclo ideal( Carnot ), estndar y real en los diagramas temperatura en funcin de la entropa y presin en funcin de la entalpa. En particular, se define un ciclo estndar como aquel donde la aspiracin del compresor y descarga del condensador se realiza para condiciones de vapor y lquido saturado respectivamente. De esta forma puede visualizarse que:





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Y que un balance de energa global requiere que 1W2=2Q3-1Q4 1W2=Qc-Qe (=rea 1234) donde los procesos reversibles pueden ser calculados como: 2Q3=Tc(s2-s3)= rea 2345 = Qc 1Q4=Te(s1-s4)= rea 1456 = Qe

Se obtiene el coeficiente de performance de Carnot xc considerando que s1=s2

y s3=s4;

c =Te(s2-s3)/Tc(s2-s3)-Te(s2-s3)

luego:

c =Te/Tc-Te donde T es la temperatura absoluta (K)

Debe observarse que para optimizar el coeficiente de performance se debe: a) Tener una temperatura Te tan alta cuanto sea posible. b) Tener una temperatura Tc tan baja cuanto sea posible.





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Sin embargo en la prctica se tiene que los lmites de temperatura vienen siempre impuestos por el sistema de refrigeracin, especficamente por la temperatura del medio condensante y la temperatura del medio a mantener.

Finalmente puede establecerse que la eficiencia de refrigeracin,r es:

=/c

El diagrama presin versus entalpa es el medio ms corriente de representar las propiedades de un refrigerante y superponer de esta forma el estado termodinmico del ciclo de refrigeracin. Esquemticamente se tiene que:





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Ciclo real de refrigeracin. En la prctica deben realizarse ciertos cambios, en forma inevitable o intencionada respecto al ciclo estndar, entre los cuales se encuentran: a) Sub-enfriamiento del lquido en el condensador. b) Sobre calentamiento del vapor en el evaporador. c) Compresin no isoentrpica. d) Cada de presin por friccin en evaporador y condensador.

Exceptuando la causa d) el ciclo real queda como:

METODO A SEGUIR.





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a) Reconocer y analizar el circuito de refrigeracin. b) Instalar instrumentos de medicin. c) Poner en marcha el equipo hasta lograr un funcionamiento estabilizado. d) Tomar los valores requeridos. Nota.- La determinacin del caudal msico de refrigerante, a falta de rotmetro deber realizarse tericamente a partir de las caractersticas del grupo motocompresor. TEMAS DEINTERROGACIN. Ciclo bsico de refrigeracin. Componentes de un sistema de refrigeracin. Refrigerantes. BIBLIOGRAFIA. Stoecker W.F. "Refrigeracin y Acondicionamiento de aire" Mc Graw-Hill Book Co.Inc. Dossat Roy J. "Principios de refrigeracin" CECSA. LO QUE SE PIDE EN EL INFORME. Se definir una vez finalizada la experiencia.

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