practica de refrigeracion

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA

PRÁCTICA # 7CICLO DE REFRIGERACIÓN

DATOS GENERALESPeríodo: 2015-AMateria: Termodinámica III GR2Grupo de laboratorio: GR11Nombre: Jiménez Córdova Darwin RaúlFecha de realización: 17/07/2015

DATOS MEDIDOS1.- Presiones y temperaturas medidas en el equipo de refrigeración

DATOS A/C BANCO

P1 [psig] 112,39 111,73

P2 [psig] 48,65 45,73

P3 [psig] 47,91 45

P4 [psig] 123,27 120,73

Psucc [psig] 52 48

Pdesc [psig] 125 120

Pexp [psig] 120 115

T1 [°C] 30,3 31,42

T2 [°C] 17,54 17,53

T3 [°C] 13,45 12,87

T4 [°C] 31,28 32,17

T5 [°C] 31,97 32,54

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INFORME

1. Definir en sus palabras:

a. CALOR LATENTE: Es el calor que necesita o que libera por cantidad de sustancia para realizar un cambio de fase, no existe variación de temperatura.

b. CALOR SENSIBLE: es el calor que libera o recibe una sustancia sin alterar su integridad molecular, es decir no hay cambio de fase, existe un cambio de temperatura.

c. SOBRECALENTAMIENTO O SUPERHEAT (en un aire acondicionado): es el número de grados (calor absorbido) que un vapor de refrigerante está por encima de su temperatura de saturación, a una temperatura y presión dada. Es necesario para asegurar que al compresor solo ingrese vapor.

d. SUBENFRIAMIENTO O SUBCOOLING (en un aire acondicionado): consiste en disminuir la temperatura del líquido sobresaturado, o liquido subenfriado, a la salida del condensador para mejorar el rendimiento, es decir se absorbe mayor cantidad de calor en el evaporador.

e. DESLIZAMIENTO O GLIDE (en un refrigerante): se produce, o sucede cuando la temperatura de fluido decae dentro de la campana, mientras ocurre un cambio de estado.

2. Especifique dos dispositivos de medida y su ubicación, que recomienda colocar a fin de mejorar la toma de datos y establecer las condiciones reales de funcionamiento o realizar otro análisis del equipo.

Dispositivo Ubicación Objetivo o propósito buscado

Manómetro y Termocupla

Salida y entrada válvula de expansión

Obtener datos del fluido de trabajo en los puntos indicados, y así mejorar el análisis del ciclo.

Caudalimetro de masa

En la salida del acumulador de gas y acumulador de liquido

Obtener datos del caudal del refrigerante con el cual está trabajando el ciclo de refrigeración, para poder obtener los flujos de calor que entran y salen del ciclo.

3. Para los datos tomados del Aire Acondicionado tabule los siguientes datos:

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Punto de Análisis

Pmedida

[psig] Pabs

[kPa]Tsat@Pabs

[°C]Tmedida

[°C]

Estado (vapor, mezcla,

liquido)

1 112,39 847,06 33,32 30,3 Liquido2 48,65 407,71 9,46 17,54 Vapor3 47,91 402,61 9,09 13,45 Vapor4 123,27 922,06 36,38 31,28 Liquido5 112,39 847,06 33,32 31,97 Liquido

4. Realice un diagrama T-s esquemático para el ciclo real de refrigeración donde se aprecien las líneas de presión P1, P2, P3, P4, y las temperaturas registradas durante la práctica. (No es necesario que este a escala) (Puede ser a mano y puesto como foto o escaneado)

5. Sobre el gráfico anterior superponga el gráfico del ciclo ideal.

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6. Realice un ejemplo de cálculo para el ciclo real con los datos tomados del aire acondicionado.Notas:

Entrada al compresor (h y s)

P=Pman+P ¿̄¿

Pman=Presiónmanométrica

P¿̄=Presión barométrica¿

P=47.91 [ psig ]+10.5 [ psig ]=58.41 [ psia ] 101.325 [kPa ]14.7 [ psi ]

=402.61[kPa]

T=T [email protected]=9.09[°C ]

T=13.45 [°C ]∴Vapor sobrecalentado ,uso tabla A13 ,Cengel e interpolo

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Presión (Mpa) 0.4 Presión (Mpa) 0.5

Temp. (°C)Entalpia (kJ/kg) Temp (°C)

Entalpia (kJ/kg)

Presión (Mpa)

Entalpia (kJ/kg)

10 256.58 15.71 259.3 0.4 259.781620 265.86 20 263.46 0.5 257.8646

13.45 259.7816 13.45 257.8646 0.402 259.7432

h1=259.7432 [ kJkg ]s1=0.94114 [ kJkg∗K ]

Salida del compresor (h y s)

P=Pman+P ¿̄¿




=922.06[kPa]

T=T [email protected]=36.38[°C ]

T=31.28 [°C ]∴liquido comprimido , seconsiderara que sale comop vapor saturadoa la presion dada

Por lo tanto interpolamos en la tabla A-12 de Cengel.

Presión (Mpa) Entalpia (kJ/kg)900 269.26950 270.15

922.06 269.6527

h2=269.6527 [ kJkg ]s2=0.91662 [ kJkg∗K ]

Salida del condensador (h y s)

Usaremos la temperatura T5 y consideraremos que el fluido sale como liquido subenfriado a la temperatura indicada.

T=31.97 [°C ]usaremos latabla A11deCengel paraeste caso

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Temperatura (°C) Entalpia (kJ/kg)

30 93.5832 96.48

31.97 96.4365

h3=96.4365[ kJkg ]s3=0.357158[ kJkg∗K ]

Entrada expansión (h y s)

Tomaremos la P1 y T1 como referencia para para obtener estos datos

P=Pman+P ¿̄¿




=847.06[kPa]

T=T [email protected]=33.32[° C ]

T=30.3 [°C ]∴liquido comprimido , seutiliza latabla A11deCengel tomando latemperaturacomo referencia

Temperatura (°C) Entalpia (kJ/kg)

30 93.5832 96.48

30.3 94.015

h4=94.015[ kJkg ]s4=0.34930 [ kJkg∗K ]

Salida Expansión (h y s)

Consideramos una expansión isoentálpica por lo cual tenemos que:

h5=h4

Por lo tanto:

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h5=94.015[ kJkg ]Dado que el fluido se encuentra dentro de la campana calcularemos el porcentaje de vapor para obtener s, utilizaremos la tabla A.12 de Cengel a la P2 a 407.41 [KPa]

s5=sf + h5−hfhfg

sfg

s5=0.250135+ 94.015−64.66191.188

0.676533

s5=0.35401[ kJkg∗K ]

Salida Evaporador (h y s)

P=Pman+P ¿̄¿




=407.71[kPa]

T=T [email protected]=9.46[° C]

T=17.54 [°C ] ∴Vapor sobrecalentado ,uso tabla A13 ,Cengel e interpolo

Presión (Mpa) 0.4 Presión (Mpa) 0.5

Temp. (°C)Entalpia (kJ/kg) Temp (°C)

Entalpia (kJ/kg)

Presión (Mpa)

Entalpia (kJ/kg)

10 256.58 15.71 259.3 0.4 263.57720 265.86 20 263.46 0.5 261.0745

17.54 263.577 17.54 261.0745 0.4077 263.384

h6=263.384 [ kJkg ]s6=0.95295[ kJkg∗K ]

Calor Añadido

qañadido=h6−h5

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qañadido=263.384−95.015

qañadido=168.369[ kJkg ]

Calor Rechazado

qrechazado=h2−h3

qrechazado=269.6527−96.4365

qrechazado=173.2162[ kJkg ]Relación de Compresión

r= v1v2

r=0.052203[m3 /kg]

0.022134 [m3/kg]

r=2.36

COP

COP=qañadido

wcomp

w comp=h2−h1=9.9095 [ kJkg ]

COP=168.369 [ kJkg ]9.9095 [ kJkg ]

COP=17

7. Tabule los resultados obtenidos.Tabla de datos de Aire acondicionado

Punto P [kPa] T [°C] h [kJ/kg] s [kJ/kg*K]

IDE

AL

Entrada Compresor 402.61 9.09 255.653 0.926828Salida Compresor 922.06 38.037 272.816 0.926828Entrada Expansión 922.06 36.38 102.89 0.377847 Salida Expansión 402.61 9.09 102.89 0.385588

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LABORATORIO DE TERMODINÁMICAR

EA

L

Entrada Compresor (Pto3) 402.61 13.45 259.7432 0.94114 Salida Compresor (Pto4) 922.06 36.38 269.6527 0.91662 Salida Condensador (Pto5) 847.06 31.97 96.4365 0.357158 Entrada Expansión (Pto1) 847.06 30.3 94.015 0.3493Salida Expansión 407.71 9.46 94.015 0.35401 Salida Evaporador (Pto2) 407.71 17.54 263.284 0.95295

Tabla de datos de Banco de hielo

Punto P [kPa] T [°C] h [kJ/kg] s [kJ/kg*K]

IDE

AL

Entrada Compresor 382.2 7.53 254.79 0.92754Salida Compresor 904.18 38.53 272.67 0.92754Entrada Expansión 904.18 33.11 101.87 0.37455Salida Expansión 382.2 7.5 101.87 0.38614

RE

AL

Entrada Compresor (Pto3) 382.2 12.87 260.27 0.94613Salida Compresor (Pto4) 904.18 32.17 269.66 0.91664Salida Condensador (Pto5) 904.18 32.5 96.44 0.35715Entrada Expansión (Pto1) 842.16 31.4 94.021 0.34931Salida Expansión 387.23 - 94.021 0.35401Salida Evaporador (Pto2) 387.23 17.53 264.42 0.95977

RESULTADOSAire

AcondicionadoBanco Hielo

IDE

AL

Qa [kJ/kg] 152.753 152.92Qr [kJ/kg] 169.926 170.797RC 2.253 2.33COP 8.9 8.55Qcomp [kJ/kg] 17.163 17.877

RE

AL

Qa [kJ/kg] 168.369 170.4Qr [kJ/kg] 173.2162 173.22RC 2.36 2.39COP 17 18.13Qcomp [kJ/kg] 9.9095 9.4

ANÁLISIS DE RESULTADOS

En el ciclo de refrigeración de aire acondicionada, se obtuvo Qa de 168.369[KJ/Kg], valor real, mientras que el ideal es de 152.753[KJ/Kg]. De igual forma se pudo apreciar que el COP real es de 17, mientras que el ideal es de

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8.9. Uno de los factores que se puede ver es que el calor de salida es más alto que el de entrada siendo en el caso real 173.2162 [KJ/Kg], y en ideal 169.926[KJ/Kg]. Se tiene mejor relación de compresión y menor trabajo de compresor en el ciclo real.

En el ciclo de refrigeración de banco de hielo, se obtuvo Qa de 170.4 [KJ/Kg], valor real, mientras que el ideal es de 152.92[KJ/Kg]. De igual forma se pudo apreciar que el COP real es de 18.13, mientras que el ideal es de 8.55. Uno de los factores que se puede ver es que el calor de salida es más alto que el de entrada siendo en el caso real 173.22 [KJ/Kg], y en ideal 170.797[KJ/Kg]. Se tiene mejor relación de compresión y menor trabajo de compresor en el ciclo real.

En el caso real de ambos ciclos de refrigeración se obtiene COP altos, siendo el mayor el del ciclo de refrigeración de banco de hielo.

CONCLUSIONES

Se puedo observar algunas diferencia entre el ciclo de refrigeración real e ideal, siendo en este caso los ciclos reales más eficientes que los ideales.

Se comprobó que se necita mayor trabajo del compresor si no existe transferencia de calor, razón por la cual el trabajo del compresor es mayor en ciclos ideales que en los reales.

En estos casos de ciclos de refrigeración se pudo observar que el calor rechazado es mayor al calor añadido.

Los datos nos indicaron que a la salida del compresor sale una parte de líquido, lo cual podría dañar el compresor, es necesario cambiar el refrigerante para evitar estos problemas.

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