DIAGRAMA P-H

Ing. Luis Bocanegra Ortizluiseli2@yahoo.es

Subenfriamiento y Sobrecalentamiento

CIRCUITO REAL CIRCUITO

Sobrecalentamiento (til / total) & Sub-enfriamiento

Sobrecalentamiento til (Salida del evaporador)

Sobrecalentamiento total (Succin del compresor)

Verificacin del performance del sistema frigorfico

NRV

OUBMTE

KP

BM

BM

DN

SGN

Vlvula de Expansin

Regulacin Vlvula de Expansin

Sistema cascada

Sistema 2 etapas

P(KPa)

h(KJ/Kg)

1

23

4

6

5

7

8

Una instalacin frigorfica de R-502, dotada de tanque "flash'' y enfriador intermedio, opera a

una Tevap y Tcond de -25C y 36C respectivamente. La presin intermedia

corresponde a una temperatura de saturacin de 0C. Si la capacidad de instalacin es de 300 Kw, Cules son los flujos de masa comprimidos por

compresor?

Enfriador Intermedio

1

2

3 45

6

7

8

Las entalpas:

h1 = 335.48 KJ/Kg.h2 = 351.0h3 = 346.6h5 = h6h6 = 243.2h7 = h8h8 = 200.0

P(KPa)

h(KJ/Kg)

1

23

4

6

5

7

8

El flujo de masa que circula por el evaporador y por el compresor "booster'' es:

m1 = m2 = m7 = m8 = 300Kw = 300 = 2.216 Kg/sh1 - h8 335.4 - 200

Para determinar el flujo de refrigerante que calcula por el compresor de alta presin:

Balance de masa: m2 + m6 = m7 + m3m7 = m2 y m3 = m6

Balance de energa: m2h2 + m6h6 = m7h7 + m3h3(2.216) (351.0) + m3 (242.2) = (2.216) (200) + m3 (346.6)

m3 = 3.326 Kg./s

Enfriador Intermedio

1

2

3 45

6

7

8

P(KPa)

h(KJ/Kg)

1

23

465

78

30C

-2C

-28C

Comprensin con dos etapas y dos niveles de temperatura de evaporacin

Enfriador Intermedio

1

2

3 4

5

6

7

8

P(KPa)

h(KJ/Kg)

1

23

465

78

30C

-2C

-28C

Un almacn de alimentos opera con una instalacin frigorfica de R-22 que sirve a una cmara de

congelados de 300 Kw de capacidad frigorfica. El evaporador opera a una temperatura de evaporacin de -28C, y una cmara de verduras de 220 Kw de capacidad dotada de un evaporador que opera a

una temperatura de evaporacin de 2C. La temperatura de condensacin del ciclo es de 30C.

Cules son los flujos de masa desplazadas por cada compresor?

Solucin:

h1 = 394.02 Kj/Kg.h2 = 417.0h3 = h7h7 = 404.63h5 = h6h6 = 236.66h8 = 197.66

P(KPa)

h(KJ/Kg)

1

23

465

78

30C

-2C

-28C

Flujos:

Evaporador de alta temperatura:

m5 = m7 = 220 Kw. = 1.310 Kg /s404.63-236.66

Evaporador de baja temperatura

m8 = m1= 300 Kw. = 1.528 Kg./s394.02 197.66

Flujo de vapor que deja el tanque "flash''

m3 = ( 417.0-197.66 ) 1.528 + 1.310 = 3.305 Kg/s404.63-236.66

El flujo desplazado por cada compresor:

"booster'': m1 = 1.528 Kg/sAlta presin: m3 = 3.305 Kg/s

Enfriamiento intermedio en compresin de dos etapas

P(KPa)

h(KJ/Kg)

1

23

4

6

5

7

0C

-24C

30C

Presin intermedia

Enfriador Intermedio

30C

0C

-24C1

2

3 45

6

7

Una instalacin frigorfica de amoniaco produce 210 Kw (59.7 TR) de refrigeracin, operando entre las temperaturas de evaporacin y condensacin

respectivamente iguales a -24C y 30C Cul debe ser la potencia de compresin para las siguientes condiciones? :

a) El sistema opera segn el ciclo padrn de compresin a vapor.b) El sistema opera segn el ciclo con enfriamiento intermedio a la presin de

430KPa (62.3 Psia)

Presin intermedia

Vapor saturado para el compresor dealta Del evaporador

Vaporsobrecalentado

liquidoEnfriador Intermedio

Solucin:a) Para el ciclo padrn de compresin a vapor, las entalpas asociadas a losestados del ciclo son iguales a:

h1 = Entalpa de vapor saturado que deja el evaporador = 1431.6 KJ/Kg.h2 = Entalpa al final de la compresin isoentrpica hasta la presin decondensacin = 1729 KJ/Kg.h3 = h4 = entalpa en la salida del condensador y en la entrada del evaporador341.8 KJ/Kg.

El flujo de refrigerante y la potencia de compresin pueden, as ser calculados:

Flujo de masa = 210 Kw. = 0.193 Kg./s1431.6 341.8 KJ/Kg.

Potencia del compresor = (0.193) ( 1729 1431.6 Kj/Kg) = 57.4 Kw. (77 hp)P(KPa)

h(KJ/Kg)

1

23

4

Condensador

Evaporador

Dispositivo de expansin

1

23

4

El ciclo y su diagrama p-h para el caso b) en que se utiliza enfriamientointermedio son mostrados en el esquema adjunto:

Las entalpas de los estados son:

h1 = 1431.6 KJ/Kg.h2 = 1565h3 = Entalpas de vapor saturado a 430 KPa (62.3Psia) = 1461 Kj/Kg.h4 = 1601h5 = 341.8h6 = 341.8h7 = 341.8

P(KPa)

h(KJ/Kg)

Pc

Pi

Pe

ha

hb

1

23

4 5

hahbReduccin decompresin

P(KPa)

h(KJ/Kg)

1

23

4

6

5

7

0C

-24C

30C

Presin intermedia

Enfriador Intermedio

30C

0C

-24C1

2

3 45

6

7

El flujo de refrigerante a travs del evaporador, m7 = m1 = m2 es la mismaque ya fue calculada en la parte a) 0.193 Kg/s. Un balance de masa y energaen el enfriador intermedio permite escribir las siguientes condiciones:

m3 = m2 + m6 = 0.193 + m6m6h6 + m2h2 = m3h3

Combinando las ecuaciones

(m3 0.193) (341.8 Kj/Kg) + (0.193) (1565 Kj/Kg.) = m3 (1461.7 Kj/Kg)m3 = 0.211Kg/s

La potencia total de comprensin puede calcularse:

Estado de baja presin (0.193)(1565-1431.6) = 25.7 KwEstado de alta presin (0.211)(1601-1461.7) = 29.4 Kw

Potencia Total de compresin = 55.1 Kw (73.9 hp)

En este caso (amoniaco) la reduccin de compresin resultante fue de 4%. Si utilizamos R22 para las mismas

condiciones de operacin la potencia del ciclo padrn seria de 58.4 Kw (78.3hp) y adoptando enfriamiento intermedio

la potencia combinada de compresin seria de 59.3 Kw (79.5 hp):

Enfriamiento intermedio no implica reduccin de potencia.

La razn de usarlo es limitar la temperatura del refrigerante en la descarga. En instalaciones con

compresores alternativos, temperaturas de descarga elevadas pueden comprometer la lubricacin del compresor adems de disminuir la vida til de las vlvulas de descarga.

GRACIAS

Ing. Luis Bocanegra Ortizluiseli2@yahoo.es