sistema de refrigeración cop y reconocimiento de partes
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Sistema de Refrigeracin COP y Reconocimiento de partes
1.-OBJETIVOS:1.1. General: Evaluar el ciclo de Refrigeracin por compresin de Vapor con el refrigerante R12 o R134a.
1.2. Objetivos Especficos: a. Visualizar el proceso de Refrigeracin por compresin de refrigerante R12 bajo condiciones reales de funcionamiento. b. Determinar la capacidad de Refrigeracin. c. Determinar el trabajo del Compresor. d. Determinar el coeficiente de operacin del ciclo de refrigeracin ideal.e. Determinar el coeficiente de operacin del ciclo de refrigeracin experimental.f. Representar de forma grfica las condiciones de funcionamiento del ciclo.
2.- PRINCIPIOS TERICOS.En la actualidad, los sistemas de refrigeracin han tomado un lugar muy importante en el mbito industrial, de servicios y en la vida diaria. En el mbito industrial la refrigeracin es indispensable para lograr las condiciones ideales y controladas para poder realizar los diversos procesos productivos, de transporte, de almacenamiento y de exhibicin. Por esta razn el hacer a estos sistemas ms eficientes, respecto al uso de la energa, se ha convertido en una prioridad.Los sistemas de refrigeracin se utilizan para mantener un espacio determinado a una temperatura menor que la de su entorno. El ciclo de refrigeracin que se utiliza con msfrecuencia es por compresin de vapor, donde el refrigerante se evapora y se condensa alternadamente, para luego comprimirse en la fase de vapor.
3.- ELEMENTOS DE UN REFRIGERADOR O CONGELADOR.
Figura N 1 Diagrama P-h, de la refrigeracin por compresin
3.1 Procesos de refrigeracinUn proceso de refrigeracin consiste en el cambio de las propiedades termodinmicas de un refrigerante y la transferencia de energa entre el refrigerante y los alrededores. El sistema de refrigeracin ms comn es el de compresin del vapor. En este ciclo ocurren los siguientes procesos:i) Evaporacin: En este proceso, el refrigerante se evapora a una temperatura ms baja que los alrededores, absorbiendo su calor latente de evaporacin.ii) Sobrecalentamiento: El vapor de refrigerante saturado usualmente se sobrecalienta para asegurar que el refrigerante lquido no entra al compresor.iii) Compresin: El refrigerante se comprime a una temperatura y presin ms alta para condensacin.iv) Condensacin: El refrigerante gaseoso se condensa a forma lquida siendo sobrecalentado, luego condensado, y finalmente subenfriado, transfiriendo su calor latente de condensacin a un refrigerante.v) Estrangulamiento y expansin: El refrigerante de alta presin es estrangulado a la presin de evaporacin ms baja y est listo para la evaporacin.vi) Absorcin de calor: El calor se absorbe de los alrededores debido a la menor temperatura del aire o gas.
3.2 Coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeracinEl coeficiente de rendimiento es un ndice de rendimiento de un ciclo termodinmico o un sistema trmico. Debido a que elCOPpuede ser mayor que 1, se usa elCOPen vez de la eficiencia trmica. El coeficiente de rendimiento puede usarse para realizar distintos anlisis:Un refrigerador que se usa para producir solamente un efecto de refrigeracin, esto es,COPref.Una bomba de calor en la que el efecto trmico se produce por elCOPhpde calor rechazado.Un sistema de recuperacin de calor en el que tanto el efecto de refrigeracin como el efecto de calentamiento son usados al mismo tiempo,COPhr.Para un refrigerador, elCOPse define como el ratio entre el efecto de refrigeracinq#1respecto al trabajo de entradaWin, ambos en Btu/lb (kJ/kg), esto es:COPref= Efecto de refrigeracin/ Trabajo de entrada =q#1/WinPara el ciclo de refrigeracin de Carnot
Con una bomba de calor, el efecto til es el efecto de calentamiento debido al calor rechazado q#2, as que COPhpes el ratio de rechazo de calor respecto a la entrada de trabajo, o
Para un sistema de recuperacin de calor, el efecto til es q#1y q#1. En tales condiciones, COPhr, se define como el ratio de la suma de los valores absolutos del efecto de refrigeracin y el rechazo de calor respecto al valor absoluto del trabajo de entrada, es decir,
4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALEl equipo que se usar es un mdulo de refrigeracin modificado para realizar ensayos experimentales de refrigeracin por compresin de vapor. Estprovisto de termocuplas, manmetros y presos tatos de seguridad (ver figura 2 y figura 3). El refrigerante utilizado es el R12 o R-134a. Este equipo permite que se practiquen diferentes ensayos al sistema de refrigeracin, por lo que tiene varios circuitos y elementos de maniobra. En esta experiencia se usarn tres capilares como dispositivos de expansin, usando uno a la vez, los mismos presentan igual dimetro pero con longitudes diferentes que permiten variar la temperatura de evaporacin. Adems, se aumentara el subenfriamiento y el sobrecalentamiento por medio del subenfriador y el cobre calentador.
Figura N 2. Circuito del Mdulo de Refrigeracin (MDRR).
Mediante los resultados y clculos posteriores, se compararn principalmente los coeficientes de operacin (COP), de cada ensayo para determinar el aumento o disminucin del rendimiento del sistema. Adicionalmente tambin se podr estudiar y determinar las irreversibilidades presentes en el sistema de refrigeracin.
4.1. Equipos e instrumentos a emplear
Mdulo modificado de refrigeracin MDRR.
Refrigerador industrial
Termmetro digital
Termocuplas tipo K
Probetas: que sirve para almacenar el liquido
Cronometro
4.2. Prctica:i. Arranque de la unidad, esperar tiempo de estabilizacin.ii. Toma de muestra de la temperatura del habitculo.iii. Toma de presiones de las lneas de alta y Baja presin.iv. Tomas de temperaturas con el termmetro digital en los cuatro puntos de muestras de las termocuplas.
5. Ecuaciones a utilizar:
a. Coeficiente de Operacin del equipo.
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6.Informe: El informe debe contener:
i. Datos experimentales obtenidos de la prctica
TiempoEn minutosTemperaturaProbeta 1(C)TemperaturaProbeta 2(C)TemperaturaProbeta 3(C)TemperaturaProbeta 4(C)
054545454
546.8047.0548.5351.22
1040.9243.5545.8748.52
1535.1039.7042.8546.33
2030.1535.6039.8544.35
2526.0531.7036.7342.25
3022.1027.9033.8040.20
3518.6524.2530.7438.05
4015.6521.0128.0536.15
4513.0017.9025.2834.07
5010.6014.9522.7032.10
558.1511.7019.4730.05
605.708.0017.6528.30
653.644.2515.4656.51
702.902.8413.6027.07
752.503.5011.6023.44
802.273.389.9122.07
852.152.558.3221.46
901.991.347.5020.10
ii. Clculos relacionados con la obtencin de los resultados. iii. Resultados obtenidos
Para la primera probeta La frmula usada es la siguiente Q=Ce*m*T
Tiempo( min)Temperatura(C)Incremento de temperatura(C)Calor especifico
Masa(Kg.)Calorabsorbido por el refrigerante( J )
05404217,60,30
547,056,954217,60,38793,696
1043,553,54217,60,34428,48
1539,73,854217,60,34871,328
2035,64,14217,60,35187,648
2531,73,94217,60,34934,592
3027,93,84217,60,34808,064
3524,253,654217,60,34618,272
4021,013,244217,60,34099,5072
4517,93,114217,60,33935,0208
5014,952,954217,60,33732,576
5511,73,254217,60,34112,16
6083,74217,60,34681,536
654,253,754217,60,34744,8
702,841,414217,60,31784,0448
753,5-0,664217,60,3-835,0848
803,380,124217,60,3151,8336
852,550,834217,60,31050,1824
901,341,214217,60,31530,9888
66629,6448
Para la segunda probeta La frmula usada es la siguiente Q=Ce*m*T
Tiempo(minutos)TemperaturaCIncremento de temperatura(C)Calor especificoJ/kg.CMasa(Kg.)Calorabsorbido por el refrigerante (joule)
05404217,60,30
546,87,24217,60,39110,016
1040,925,884217,60,37439,8464
1535,15,824217,60,37363,9296
2030,154,954217,60,36263,136
2526,054,14217,60,35187,648
3022,13,954217,60,34997,856
3518,653,454217,60,34365,216
4015,6534217,60,33795,84
45132,654217,60,33352,992
5010,62,44217,60,33036,672
558,152,454217,60,33099,936
605,72,454217,60,33099,936
653,642,064217,60,32606,4768
702,90,744217,60,3936,3072
752,50,44217,60,3506,112
802,270,234217,60,3291,0144
852,150,124217,60,3151,8336
901,990,164217,60,3202,4448
65807,2128
Para la tercera probeta La frmula usada es la siguiente Q=Ce*m*T
Tiempo( min)Temperatura(C)Incremento de temperatura(C)Calor especifico
Masa( Kg ) Calorabsorbido por el refrigerante( J )
05404217,60,30
548,535,474217,60,36921,0816
1045,872,664217,60,33365,6448
1542,853,024217,60,33821,1456
2039,8534217,60,33795,84
2536,733,124217,60,33947,6736
3033,82,934217,60,33707,2704
3530,743,064217,60,33871,7568
4028,052,694217,60,33403,6032
4525,282,774217,60,33504,8256
5022,72,584217,60,33264,4224
5519,734217,60,33795,84
6017,652,054217,60,32593,824
6515,462,194217,60,32770,9632
7013,61,864217,60,32353,4208
7511,624217,60,32530,56
809,911,694217,60,32138,3232
858,321,594217,60,32011,7952
907,50,824217,60,31037,5296
58835,52
Para la cuarta probeta La frmula usada es la siguiente Q=Ce*m*T
Tiempo( min)Temperatura(C)Incremento de temperatura(C)Calor especifico
Masa( Kg )Calorabsorbido por el refrigerante( J )
05404217,60,30
551,222,784217,60,33517,4784
1048,522,74217,60,33416,256
1546,332,194217,60,32770,9632
2044,351,984217,60,32505,2544
2542,252,14217,60,32657,088
3040,22,054217,60,32593,824
3538,052,154217,60,32720,352
4036,151,94217,60,32404,032
4534,072,084217,60,32631,7824
5032,11,974217,60,32492,6016
5530,052,054217,60,32593,824
6028,31,754217,60,32214,24
6527,071,234217,60,31556,2944
7026,510,564217,60,3708,5568
7523,443,074217,60,33884,4096
8022,071,374217,60,31733,4336
8521,460,614217,60,3771,8208
9020,11,364217,60,31720,7808
42892,992
iv. Graficar el ciclo de refrigeracin para el refrigerante empleado basado en las condiciones de funcionamiento del banco, en el respectivo diagrama P-h.
v. Graficar en el mismo diagrama el ciclo de refrigeracin ideal, haciendo las suposiciones tericas que sean necesarias, bajo las condiciones de funcionamiento del banco. Analizar las diferencias representadas en los grficos.
v. Calcular los coeficientes de operacin en los ciclos real e ideal; basados en las condiciones plantadas en la prctica. Analizar las diferencias o similitudes.
HALLANDO EL COP PARA CADA UNO DE LAS PRUEBAS REALIZADAS
La potencia del comprensor del gas R404DATOS
HALLANDO LA POTENCIA DEL COMPRESOR
/ tPara la primera probeta
DATO OBTENIDO para la primera prueba o la probeta que se encontraba en la parte superior de la nevera
Para la segunda probeta
PARA LA TERCERA PROBETA
PARA LA CUARTA PROBETA
BIBLIOGRAFA. Bibliografa recomendada:
CENGEL, Y. y BOLES M.Termodinmica. Editorial Mc Graw Hill, Quinta edicin, Mxico (2006). WHITMAN,W. yJOHNSON, W. Tecnologa de la Refrigeracin y Aire Acondicionado. Tomo I.Editorial Thomson Parafino, Espaa (2000). PITA, E.Principios y Sistemas de Refrigeracin. Editorial Limusa Noriega,Primera edicin, Mxico (2006). Gua de Ventilacin y Aire Acondicionado Prof. Edgar Rodrguez, Venezuela (2003). Diagramas de Mollier (refrigerante R12 R-134a). Fuente: CoolPack (2010).