Ciclos de refigeracion, Diapositivas de Termodinámica

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Ciclos de refrigeración

Refrigeración:

producción y

mantenimiento de una

temperatura inferior a la

temperatura ambiente

en un espacio

determinado.

http://www.youtube.com/watch?v=1MiQCBIx1mM&feature=related

El hielo natural era el medio principal de refrigeración, por lo que la capacidad de refrigeración estaba relacionada con el calor latente de fusión del mismo.

Una tonelada americana de refrigeración es muy aproximadamente el

efecto refrigerante o intercambio calorífico equivalente al obtenido por la fusión de una tonelada de hielo a 0 °C ( 32 °F)

Si se parte de que para convertir una libra de hielo en una libra de agua líquida se necesitan 144 Btu ( 151 , 93 kJ), y de que una tonelada corta equivale a 2000 libras, al multiplicar 144 * 2000 , se tiene que durante el proceso se absorberán 288 000 Btu del ambiente.

1 Ton americana de refrigeración = 288000 Btu 1 Ton americana de refrigeración = 303840 kJ

Una tonelada comercial de refrigeración es la rapidez de extracción de

calor de la región fría. Puede definirse como la cantidad de calor latente absorbida por la fusión de una tonelada corta de hielo sólido puro en 24 horas.

A efecto de convertir este valor en una medida nominal, se consideró un período de 24 horas, por lo que al dividir los 288 000 Btu por las 24 horas, el resultado es: 288 000 / 24 = 12 000 BTU/h.

En los equipos, esto equivaldría a una potencia capaz de extraer 12000 Btu por hora , lo que en el Sistema Internacional de Unidades (SI) equivale a 3517 W.

Características de los refrigerantes

1. El calor latente de vaporización debe ser grande y la capacidad calorífica del líquido pequeña.
2. La temperatura del punto crítico debe ser superior a las más altas temperaturas de funcionamiento.
3. La presión que alcance el vapor en el condensador no debe ser elevada.
4. La presión de vapor en el evaporador debe ser superior a la atmosférica.
5. La entropía del vapor saturado no debe variar mucho con la presión.
6. Las características del fluido deben ser tales que sea posible una buena transmisión de calor.
7. El fluido debe ser barato, químicamente estable, no corrosivo, no venenoso
8. El fluido debe ser miscible con el aceite.

CICLO DE CARNOT

Fluido de trabajo: Gas ideal

PROCESOS

1 - 2: Compresión adiabática reversible (isoentrópica)

2 - 3: Compresión isotérmica reversible con rechazo de calor

3 - 4: Expansión adiabática reversible (isoentrópica)

4 - 1: Expansión isotérmica reversible con suministro de calor

CICLO DE CARNOT

Compresor isoentrópico Compresor isotérmico

Turbina isoentrópica

Turbina isotérmica

2 3 4

1

qrech qsum

wneto

CICLO DE CARNOT

CICLO DE CARNOT

Compresor isoentrópico

Expansor isoentrópico

1

3 2

4

qrech

qsum

wneto

Condensador T= cte

Evaporador T= cte

H L

refrCarnot L

L

refrCarnot H

L

H L H

refr L

rech sum

sum neto

refr sum

refr

T T

COP T

T

COP T

Q

Q Q Q

COP Q

Q Q

Q W

COP Q

efectoqueseconsume COP efectoaconseguir











 





 



,

, 1

1

1

1



  



 

 



CICLO DE CARNOT

Balance de energía:

neto rech sum

sum neto rech

W Q Q

Q W Q   

  

 

 

PROCESOS

1 - 2: Compresión adiabática reversible (isoentrópica)

2 - 3: Rechazo de calor a presión constante (isobárica)

3 - 4: Expansión adiabática en un proceso de estrangulamiento (isoentálpica)

4 - 1: Suministro de calor a presión constante (isobárica)

Ciclo de compresión de un gas. El ciclo de Carnot invertido no es práctico para comparar el ciclo real de refrigeración. Sin embargo es conveniente que se pudieran aproximar los procesos de suministro y disipación de calor a temperatura constante para alcanzar el mayor valor posible del coeficiente de rendimiento. Esto se logra al operar una máquina frigorífica con un ciclo de compresión de vapor.

Compresor

Condensador Evaporador

Válvula de expansión

Wentrada

Qentrada^ Qsalida

1 2

3

4

Ciclo de compresión de un gas.

Ciclo de compresión de un gas. Arreglo y diagrama T-s y h-s

Observe que todo el proceso 4 - 1 y una gran parte del proceso 2 - 3 ocurren a temperatura constante.

A diferencia de muchos otros ciclos ideales, el ciclo de compresión de vapor que se presentó en la figura, contiene un proceso irreversible que es el proceso de estrangulación. Se supone que todas las demás partes del ciclo son reversibles.