Refrigeracion 440159

8/19/2019 Refrigeracion 440159

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UNIVERSIDAD DEL BÍO-BÍO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA

AREA DE TERMOFLUIDOS

Asignatura:Transferencia de Calor 440159 Guía de Laboratorios

Semestre II2015

()*erimento 1

1/0 'BET.#'

1'1' eali$ar un re!ono!imiento de los !om"onentes de un !i!lo de refrigera!i+nme!áni!a

1'2' Tra$ar el !i!lo de traba%o termodinámi!o en diagrama "' 9on los estadosreales medidos * le)es ade!ua!iones a!orde !on el !i!lo te+ri!o

1'3' 9al!ular el !alor !edido "or el refrigerante en el !ondensador en 1'4' 9al!ular el !alor absorbido "or el refrigerante "or el "ist+n en 1';' 9al!ular la "oten!ia me!áni!a entregada al refrigerante "or el "ist+n en 1'' eterminar el rendimiento )olumtri!o del !om"resor en ?1'10' eterminar el flu%o )olumtri!o as"irado "or el !om"resor en m3@min'1'11' eterminar la !ilindrada que deber&a tener el !om"resor en m3@min'

2/0 R.C..' TE4R.C'

2/1/0 .ntroducción

(a refrigera!i+n es el "ro!eso mediante el !ual se e#trae !alor de una sustan!ia o es"a!io"rodu!iendo en ella una tem"eratura inferior a la de sus alrededores' E#isten )ariosmtodos de refrigera!i+n "ero los sistemas de !om"resi+n me!áni!a que usan )a"oresrefrigerantes "redominan dentro de los diferentes mtodos de refrigera!i+n' Esto se!onsigue e#tra*endo !alor del lugar que se desea enfriar * e#"ulsándolo al e#terior o un

lugar ad*a!ente !alor donde la tem"eratura sea más ele)ada' ado que el !alor no "uedetransferirse en forma es"ontánea desde una $ona fr&a a otra de ma*or tem"eraturaenton!es es estri!tamente ne!esario a"ortar desde el e#terior una determinada !antidad detraba%o me!áni!o'En todos los sistemas de refrigera!i+n a* un fluido refrigerante o agente frigor&fi!o esde!ir un fluido que sir)e de medio "ara e#traer el !alor del es"a!io o sustan!ia que sedesea enfriar'Todo refrigerante tiene la "ro"iedad de e)a"orarse a mu* ba%as tem"eraturas' El

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$(+$IG($,'I-.


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enfriamiento se efe!t7a "or la e)a"ora!i+n del l&quido refrigerante ba%o "resi+n *

tem"eratura redu!idas' (uego mediante la !om"resi+n me!áni!a se ele)a la tem"eraturade satura!i+n del )a"or lo que "ermite que este se !ondense "or transferen!ia de !alor alaire ambiente o agua de enfriamiento' El "ro!eso de e#"ansi+n se efe!t7a ordinariamenteen una )ál)ula de e#"ansi+n termostáti!a o automáti!a o bien un sim"le tubo !a"ilar',n sistema me!áni!o de refrigera!i+n es un !i!lo termodinámi!o !errado "ero donde !adaunidad !om"onente fun!iona en un sistema abierto' 5or lo tanto loe elementos bási!os deun !i!lo de refrigera!i+n "or !om"resi+n de )a"ores está !om"uesta "or las siguientesunidades:Ea$orador: Ser"ent&n o inter!ambiador de !alor que absorbe !alor del ambiente osustan!ia que se desea enfriar' En este "ro!eso el refrigerante mu* fr&o e#"erimenta una

e)a"ora!i+n al retirar !alor del ambiente a enfriar mediante un "ro!eso a"ro#imadamenteisobárico' 5uede salir !omo )a"or sobre!alentado'Com$resores: ,nidad que as"ira refrigerante a ba%a "resi+n * tem"eratura en fase de)a"or * lo !om"rime aumentando su "resi+n * tem"eratura' El "ro!eso de !om"resi+nidealmente "uede !onsiderarse isentrópico "ero en forma real es un "ro!eso politrópico!Condensador- Ser"ent&n que re!a$a !alor al ambiente o al agua de enfriamiento que seen!uentran a menor tem"eratura que el refrigerante' 5rodu!to de este re!a$o de !alor elrefrigerante se !ondensa saliendo !omo l&quido saturado o subenfriado mediante un"ro!eso a"ro#imadamente isobárico! istema de E,$ansión: ,nidad que mediante un "ro!eso de estrangulamiento delrefrigerante a!e !aer fuertemente su "resi+n * al mismo tiem"o su tem"eratura

"ermitiendo que el fluido llegue mu* fr&o al e)a"orador' El refrigerante en este "ro!esoisoentálpico e#"erimenta una e)a"ora!i+n "ar!ial es de!ir sale !omo )a"or saturado7medo'

ig' BC19i!lo Ideal de efrigera!i+n



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3/0 6ECR.C.4 6EL E8.'

Equi"o didá!ti!o de aire a!ondi!ionado * refrigera!i+n mar!a cott' ,tili$a refrigerante R012 Dre+n 12' (a instrumenta!i+n del equi"o está e#"resada en unidades in/lesas'

5resenta los siguientes !om"onentes:

Com$resor: ,nidad ermti!a sellada !onteniendo en su interior motor el!tri!o *!om"resor alternati)o de un !ilindro * una eta"a' El motor es "ara 11; )olts'

Condensador: Ser"ent&n de tubos de !obre * aletas de aluminio' Además "osee en su "arte"osterior un )entilador de )elo!idad )ariable "ara 800 10;0 * 1;00 r"m'

#isor cua!itatio de 9umedad y circu!ación de refrigerante: Fisor que "osee un dis!o deun !om"uesto qu&mi!o determinado que !ambia de !olor seg7n el !ontenido de agua en el!ir!uito'

Rot)metro o medidor de f!u:o: Instrumento que indi!a el !audal mási!o de refrigeranteque !ir!ula "or la l&nea' (a le!tura esta dad en lb@min D""m'

;i!tro des9umectador: 9artu!o que atra"a las im"ure$as f&si!as "or medio de finasmallas' 5osee en su interior s&li!a gel Dmaterial igros!+"i!o que absorbe el agua que"uede e#istir el interior del !ir!uito' Su fun!i+n es "re)enir que el agua no "ase a la )ál)ulade e#"ansi+n *a que esta se !ongelar&a en esa unidad * obstruir&a el flu%o'

Tubo ca$i!ar: Tubo de diámetro interior mu* "eque6o de a"ro#imadamente 1 mm' * deun largo determinado que "ro)o!a un gran estrangulamiento del refrigerante lograndoba%ar su "resi+n * tem"eratura del fluido "ara que llegue mu* fr&o al e)a"orador'

#)!u!a de e,$ansión termost)tica: Su finalidad tambin es de "ro)o!ar la !a&da de"resi+n * tem"eratura del refrigerante "ero además "ermite la admisi+n del liquidorefrigerante al e)a"orador de a!uerdo al grado de sobre!alentamiento que se im"one a lasalida de ste'

Ea$orador: Ser"ent&n de !ara!ter&sti!as análogas al !ondensador "ero donde el

refrigerante fr&o absorbe !alor del ambiente o fluido que !ir!ula a tra)s de l "ro)o!andola e)a"ora!i+n del refrigerante'

Estan


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!om"resor * se me$!la !on el refrigerante es se"arado en ste estanque "or !ambio de

dire!!i+n )iolenta' El estanque re!ibe el refrigerante que sale del e)a"orador'+cumu!ador de aceite: e"+sito que re!ibe el a!eite que es se"arado del refrigerante en elestanque se"arador men!ionado anteriormente' El a!eite "osteriormente es en)iado al!árter del !om"resor' El a!eite lubri!ante es !ontra"rodu!ente en el !ir!uito *a quedifi!ulta la buena transferen!ia de !alor en el e)a"orador * !ondensador'

#)!u!a so!enoide de " $asos: Gsta )ál)ula "ermite in)ertir el sentido de flu%o derefrigerante "or lo tanto aora el !ondensador traba%ará !omo e)a"orador * )i!e)ersa'

resostato: Es un interru"tor automáti!o que des!one!ta el motor el!tri!o en "resen!ia de

sobre"resiones * lo !one!ta !uando la "resi+n a des!endido a los márgenes de traba%o'Esta unidad regula la "resi+n má#ima de traba%o del !om"resor "ara e)itar sobre!argasdel motor el!tri!o * además se estable!e un diferen!ial de "resi+n "ara la nue)a "artidadel motor'

uego de #)!u!as de Circuito: Están distribuidas en todo el !i!lo !on el fin de regular el"aso * flu%o de refrigerante'

&anómetros y Termómetros de Circuito: estos indi!adores están ubi!ados en el !ir!uitoen lugares que muestran las !ondi!iones más re"resentati)as del !i!lo de refrigera!i+n'

Son ; las ubi!a!iones que !ara!teri$an los estados del refrigerante'

unto 1 =1>- $1 ? t1H es!arga del !om"resor * entrada al !ondensador

unto 2 =2>- $2 ? t2H Salida del !ondensador * entrada al sistema de e#"ansi+n

unto 3 =3>- $3 ? t3H Entrada al e)a"orador * salida del tubo !a"ilar

unto " =">- $" ? t"H Salida del e)a"orador

unto 5 =5>- $5 ? t5H As"ira!i+n del !om"resor

onde: $ * t son la "resi+n * tem"eratura res"e!ti)a'

ane! istema E!%ctrico: 5osee un sit! que da "aso a la energ&a el!tri!a al motorel!tri!o los interru"tores de a!!ionamiento * los )entiladores' Además "osee un)olt&metro un am"er&metro * un attmetro' Este 7ltimo "ermite leer la "oten!ia!onsumida "or los artefa!tos el!tri!os tales !omo )entiladores * motor el!tri!o' Además"osee otros a!!ionamientos "ara in)ertir el !i!lo * "ro)o!ar fallas "remeditadas'



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3/1/0 Es


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Semestre II2015

➢ Sele!!ionar el interru"tor S= en normal

➢ Subir el interru"tor S8 de "oten!ia del !om"resor➢ Es"erar el tiem"o ne!esario "ara que el sistema entre a rgimen

"/2/0 rocedimiento de traba:o con cic!o en reersa

En el !i!lo en re)ersa se inter!ambia la fun!i+n del e)a"orador !on la del !ondensador',na de sus a"li!a!iones es eliminar la es!ar!a del e)a"orador la que le resta efi!ien!ia al"ro!eso de transferen!ia de !alor en el e)a"orador'

➢ etener el !om"resor

➢ 9errar )ál)ulas F1 * abrir )ál)ula F11' 9errar restantes➢ Sele!!ionar el interru"tor S= en re)ersa

➢ Jirar lla)e S1 en sentido orario' Entrega energ&a a la l&nea

➢ Subir interru"tor S3 de "oten!ia del !om"resor

➢ Es"erar el tiem"o ne!esario "ara que el sistema entre en rgimen

5/0 &E6.C.'E A 'BER#+C.'E

8.!.6 Potencia de ambos 'entiladores- antes de poner en marc3a el compresor

8.=.6 Potencia total con 'entiladores ( compresores en marc3a

8.>.6 -P9 ( P8 del ciclo

8.8.6 bser'ar los cambios de fase en el condensador ( e'aporador

8.?.6 bser'ar el funcionamiento del ciclo en re'ersa



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Semestre II2015

3"4 ECUACIONES

6.1. Calor rec5a6a)o por el con)en'a)or

Q R = Qcondensador = mr h= − h! [ kW ]

Donde7

3!- 3=7Entalp2as espec2ficas del refrigerante a la entrada ( salida del condensador %@A:Bg&

mr7 masa de refrigerante en unidad de tiempo %Bg:s&

6.2.

Calor a('or(i)o en el e*apora)or

Q A = Q evaporador = mr h9 − h> [ kW ]

3>- 397 Entalp2as espec2ficas del refrigerante a la entrada ( salida del e'aporador %@A:Bg&

Definición7 ! tonelada estándar de refrigeración %+,1&!=.""" /+:3>.8= B.

3"1"4 &otencia entre$a)a por el pi't7n al refri$erante

?.>.!.6 ,i la compresión se supone isentrópica %adiabática re'ersible& entonces7

W refri = mr h! − h8 [kW ]

3!- 387 Entalp2as espec2ficas del refrigerante a la entrada ( salida del compresor %@A:Bg&

?.>.=.6 ,i la compresión fuese politr7pica entonces7

W refri = n p8 v ! 8[

p!

p8 n − !

n− !]

n − ! [ kW ]

n Coeficiente politrópico de la compresión



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Semestre II2015

p8 Presión absoluta en la aspiración del compresor %BPa&

p! Presión absoluta en la descarga del compresor %BPa&

'F8 5olumen en la unidad de tiempo *ue aspira el compresor %m>:s&

p! p8 n − !

n=

T !

T 8

+8 +emperatura absoluta del refrigerante en la aspiración del compresor %@&

+! +emperatura absoluta del refrigerante en la descarga del compresor %@&

" ! 8 = mr v8 [ m> s ]'8 5olumen espec2fico del refrigerante en la aspiración del compresor %m>:Bg&

3"2"4 Cilin)ra)a )el Compre'or ,*D-

v # =

v ! 8

v [ m> s ]

1endimiento 'olum)trico del compresor

v = v ! 8

v #= ! c − c

p!

p8

!

n

c


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Semestre II2015

3"./0 Ba!ance energía en e! com$resor

Σ Energ&as que entran = Σ Energ&as que salen

Su"oniendo que el !alor es re!a$ado:

W refri = $ Qcomp [ kW ]

(/(/0 Ba!ance de energía de! cic!o

Σ Energ2as *ue entr an al !i!lo = Σ Energ2as *ue salen del ciclo

Q abs%evap W refri = Q rech%cond Qrecha&%compresi'n [ kW ]

(/7/0 Eficiencia de! cic!o C'

C(P = Qabsorbido evaporador

W entreado al ciclo

7/0 RE8LT+6'

Informe bre)e sobrio * "re!iso in!lu*endo lo siguiente:

➢ atos medidos * estimados➢ iagrama !i!lo ideal de refrigera!i+n en gráfi!o 5'➢ 9ál!ulo de➢ Análisis * dis!usi+n de resultados

➢ Estudio adi!ional de tema indi!ado "or el "rofesor



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Semestre II2015

/0 B.BL.'GR+;+

➢ A"untes de efrigera!i+n' 5rofesor: (uis 9erda Misulini'➢ A"untes de efrigera!i+n' 5rofesor: Fi!ente 5ita Fi)es'➢ Manual 9arrier'➢ Manual Equi"amiento S!ott'

*/0 'BER#+C.4

Esta gu&a fue elaborada "or el 5rof' (uis 9erda Misulini * !om"lementada "or los"rofesores Korge Jati!a Sán!e$ * Fi!ente 5ita Fi)es en B.F 2003'



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1D/0 T+BL+ 6E &E6.C.'E

Tab!a 1 de 3

e!a Jru"o Felo!idad del )entiladordel e)a"orador

D altaD mediaD ba%a

Felo!idad del )entiladordel !ondensador

D altaD mediaD ba%a

Medi!i+nTem"eratura del aire

en el (aboratorioTem"eratura del airesalida del e)a"orador

Tem"eratura del airesalida !ondensador

1 TLSH TLSH TLSH2 TLSH TLSH TLSH

3 TLSH TLSH TLSH

5resi+n atmosfri!a lo!al:

Tab!a 2 de 36atos Termodin)micos

ro$iedades 1 2 3

51 D5SIgT1 DC

52 D5SIg

T2 DC

53 D5SIg

T3 DC

54 D5SIg

T4 DC

5; D5SIgT; DC

m' Dlb@min

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Tab!a 3 de 36atos E!%ctricos

Medi!i+n5oten!ia

!onsumida "or)entiladores

5oten!ia total!onsumida

)entiladores !om"resor

Tensi+n 9orriente

1

2

3

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