REFRIGERACIÓN (TRANFERENCIA DE CALOR)

7/24/2019 REFRIGERACIN (TRANFERENCIA DE CALOR)

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DIAGRAMA DE MOLLIER Y CICLOSDE REFRIGERACIN

Ing. Martn Sifuentes Inostroza

Reg. C.I.P. N 53259


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DIAGRAMA PRESIN - ENTALPA(DIAGRAMA DE MOLLIERE)

DIAGRAMAS DE CICLO:

Un buen conocimiento del ciclo compresin - vapor

requiere un estudio intensivo de no solamente losprocesos individuales que conforman el ciclo sino

tambin los enlaces que existen entre varios

procesos y de los efectos que tienen los cambios en

cada proceso particular relacionados con los demsprocesos del ciclo.


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Los diagramas frecuentemente usados en elanlisis del ciclo de refrigeracin son el diagramade presin entalpa ( p - h ) y el diagrama deTemperatura - entropa (T - s). De los dos, eldiagrama de presin - entalpa parece ser el mstil.

Entropa es la cantidad total de calor que tiene 1Kg de refrigerante.

Como es un poco complicado explicar lo que laentropa es especficamente, podramos omitirlaaqu


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SISTEMA DEL DIAGRAMA PRESIN ENTALPA:

En el diagrama tpico p-h, la carta est dividida entres reas las cuales estn separadas cada una de

la otra por las curvas de lquido saturado y gas

saturado. El rea de la izquierda de la curva del

lquido saturado en el diagrama es llamada regin

sub-enfriada. En cualquier punto en la regin

sub-enfriada el refrigerante est en el estado

lquido, y su temperatura est por debajo de latemperatura de saturacin correspondiente a esa

presin.


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El rea a la derecha de la curva de gas saturado es la

regin sobrecalentada y el refrigerante est en la

forma de gas sobrecalentado. La seccin central de la

carta, entre las curvas de lquido saturado y de gas

saturado, representa el cambio de fase del

refrigerante entre los estados de lquido y gas. En

cualquier punto entre las dos curvas el refrigerante

est en la forma de mezcla de gas y lquido.


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En el grfico, el cambio de fase de lquido a estado de

gas toma lugar progresivamente de izquierda a

derecha, mientras que el cambio de fase de gas a

estado lquido ocurre de derecha a izquierda. Muycerca a la curva de lquido saturado la mezcla lquido

- gas es casi todo lquido; mientras ms cerca a la

curva de gas saturado, la mezcla lquido - gas es casi

todo gas.


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En la figura anterior, las lneas de condicinconstante extendindose de arriba a abajo a

travs de la seccin central del grfico y

aproximadamente paralela a las curvas delquido y gas saturados, Indican la fraccin de

gas en la mezcla en incrementos de 0.10.


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Por ejemplo en cualquier punto de la lnea de

calidad constante cercana a la curva dellquido saturado, la condicin de la mezcla

lquido gas es 0.10 (10 %), lo cual significa que

el 10% (en peso) de la mezcla es gas,

similarmente la condicin indicada de la

mezcla en cualquier punto a lo largo de la

lnea de calidad constante cercano a la curva

de gas saturado es 90% y la cantidad de gas enla mezcla lquido - gas es 90%.


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Considerando que el grfico p-h estbasado en 1 Kg de refrigerante, el

volumen dado es el volumen

especfico, la entalpa est en Kcalpor Kg, y la entropa est en Kcal por

Kg por grado absoluto de

temperatura.


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Los valores de entalpa se

encuentran en la escala horizontal en

la parte inferior del grfico y los

valores de entropa y volumen estndados adyacentemente a las lneas

de entropa y volumen

respectivamente.


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Los valores de entalpa y entropa

estn basados en el punto standard

de 0 C seleccionado

arbitrariamente, donde la entalpa es100 Kcal/Kg. y la entropa es 1

Kcal/kg K en estado lquido.


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CAMBIOS TERMODINMICOS:

Un cambio adiabtico es aquel en que no hay

flujo de calor hacia adentro o hacia afuera del

sistema. Si el medio es tal que obedece a la ley

de los gases perfectos en la regin encuestin, la relacin funcional entre la presin

y el volumen es pVk = const., dnde k = Cp/CV.

Cp y CV son los calores especficos a presin yvolumen constante respectivamente.


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Un cambio isotrmico es aquel en que la

temperatura de trabajo de la sustancia

permanece constante. Este tipo de compresin

sera la ms efectiva pero fsicamente imposible.

Un cambio isoentrpico requiere que la entropa

de la sustancia permanezca constanteadicionalmente al estado adiabtico que tenga.

Un cambiopolitrpico para un gas, es el que

sigue la trayectoria representada por pVn =const., donde (1 < n < k).


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CICLO BSICO DE REFRIGERACIN


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CICLO BSICO DE REFRIGERACIN

Es el ciclo ideal que se genera del trabajo de los cuatrocomponentes bsicos y sus procesos ideales. Los estados A y Cpueden estar saturados (ideal) o sobrecalentados sin ms causa quela transferencia de calor en el evaporador y condensadorrespectivamente.

Sea Q1 el calor que absorbe el evaporador y Q2 el calor que eliminael condensador :

= 1 =

2 =

=

=

=


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CICLO BSICO CON REGENERACINDE CALOR


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CICLO BSICO CON REGENERACIN DE CALOR:

Es el ciclo bsico generado cuando seunen las lneas de lquido y succin del

sistema con la finalidad de sobrecalentar

la succin y sub enfriar la lnea lquida.Este arreglo trae un efecto ventajoso en

el ciclo bsico obtenido pues permite

alargar el ciclo horizontalmente y porlo tanto aumentar el efecto refrigerante.


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Este aumento del efecto refrigerantepermite un aumento en la capacidad

del sistema aunque no sea

considerable pues la temperatura ala salida del compresor siempre es

un limitante para un mayor

sobrecalentamiento.


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Aplicacin:

La principal ventaja de unir las lneas de lquido y vapores sobrecalentar la succin para asegurar la llegada devapor al compresor y evitar daarlo.

Asimismo la salida adicional de calor de la lnea lquida

es asegurar la llegada de lquido al dispositivo deexpansin para que el sistema no pierda eficiencia.

Se puede apreciar tambin que el ciclo bsico se

alarga horizontalmente lo cual hace mejorar el efectorefrigerante y por lo tanto la capacidad del sistemaaunque en forma muy pequea


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SISTEMAS MLTIPLES

CON 1 EVAPORADOR Y 1 COMPRESOR:

Sistema mltiple con separador de vapor


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CON 2 EVAPORADORES Y 1 COMPRESOR:

Sistema mltiple con dos evaporadores


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CON 1 EVAPORADOR Y 2 COMPRESORES

(CON INTERCOOLER):

Sistema mltiple con intercooler


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Aplicacin:a) El intercooler permite enfriar al refrigerante entre dos etapas de compresin para

ahorrar energa de compresin; al estar el refrigerante ms fro se contrae y permite

bombear ms refrigerante.

b) Adems el uso de dos compresores permite controlar la relacin de compresin de

cada compresor y optimizar su funcionamiento cuando se necesite hacer bastante fro.


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SISTEMAS EN CASCADA

Se denomina as a todo aquel sistema quetiene un intercambiador de calor que sirve deevaporador en un ciclo y a la vez de

condensador en otro. El refrigerante que circula por cada uno de los

ciclos es diferente, siendo a su vez los ciclosindependientes uno del otro.

Con los estos sistemas se pueden alcanzarhasta -100 C utilizndose sucesivas cascadas.


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Sistema mltiple con cascada


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PROBLEMAS DE APLICACIN

PROBLEMA 1.- Una cmara frigorfica est compuesta porun sistema mltiple de 2 evaporadores y un compresor. Lacapacidad de refrigeracin es de 1,5 TON y el sistema utilizarefrigerante R-22. La temperatura de condensacin es de40 C y el vapor entra al condensador sobrecalentado. La

temperatura de trabajo de cada evaporador es -15 C y -30C respectivamente y el evaporador de ms bajatemperatura recoge 1 TON. Hallar:

a. Flujo total de refrigerante.

b. Pot del compresor.

c. COP del sistema.

d. A qu temperatura entra el refrigerante alcondensador?


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PROBLEMA 2.- Para una aplicacin frigorfica seutiliza un sistema mltiple de 2 compresores y unevaporador (con intercooler), teniendo undepsito separador que a la vez es un enfriadorintermedio. La evaporacin del sistema es de 4TON y se utiliza R-12 como refrigerante.

Datos: Tamb= 30 CTemperatura Cmara frigor. = -10 C

Calcular:

a. La potencia terica de los compresores. b. El COP en TON/ HP

c. El calor disipado en el condensador en 1 hora.


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PROBLEMA 3.- Un sistema de refrigeracinnecesita una temperatura de cmara de -60 Cpara lo cual utiliza un sistema en cascada conlos refrigerantes R-22 y R-502. La cargatrmica del sistema es de 4 TON. Si el

compresor de alta recibe al refrigerante a -15C y la temperatura ambiente es de 25 C,calcular:

a. El flujo de cada refrigerante.

b. La potencia de cada compresor.

c. El COP del sistema.

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