Ciclos de Refrigeración por Compresión: Presentación Energética

-
rrri1 ~·Tecnología. Energética (G.I.T.I.)
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
.
.
-~
-
-~
-
-~
-
~
E
~
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Las trasparencias son el material de apoyo del profesor
para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al
alumno le pueden servir como guía para recopilar
información (libros, …) y elaborar sus propios apuntes
Departamento:
Area:
Ingeniería Eléctrica y Energética
Máquinas y Motores Térmicos
CARLOS J RENEDO [email protected]
Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S-3 28
http://personales.unican.es/renedoc/index.htm
Tlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82
1
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
1.- Introducción
2.- Refrigeración por Compresión
3.- Bibliografía
1.- Introducción (I)
Para transportar calor desde un foco a baja temperatura a otro a alta
temperatura es necesario aportar energía
Interviene un fluido, refrigerante, que sufre una serie de transformaciones
termodinámicas. Cada refrigerante tiene un comportamiento definido y diferente
Los ciclos evitan la reposición continua del refrigerante
Los métodos empleados para la producción de frío con aplicaciones industriales
se basan en dos sistemas:
– el ciclo de compresión del vapor
– el ciclo de absorción
2
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
1.- Introducción (II)
TH
j ~ OH
Compresión
~
TH
t OH
Absorción
ifrabajo
Calor
t
Oc
Oc
Te
[
No se hace frío,
se retira calor
Te
l
3
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (I)
Diagrama característico de un refrigerante
~P
Labsoluta
__J
Presión 105 Pa
(bar)
50
To= OºC (liq.lat)
ha = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
T1
Los manómetros
marcan Prelativas
Líquido
10
5
1
0,8
Vapor húmedo
V1
Vapor
-30
200
300
400 Entalpía (kJ/kg)
4
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (II)
Basado en los cambios de estado (líquido-vapor y vapor-líquido) de una
sustancia (fluido refrigerante)
–
–
–
–
Compresión
Condensación
Expansión
Evaporación
Presión
Gas
Liqu ido
Válvu la de
expansión
4
! Qe
Trabajo
Evaporador
Vapor
recalentado
Vapor
saturado
Entalpía (kJ/kg)
5
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (II)
Basado en los cambios de estado (líquido-vapor y vapor-líquido) de una
sustancia (fluido refrigerante)
–
–
–
–
Compresión
Condensación
Expansión
Evaporación
Presión
Gas
Liqu ido
expansión
Com ~ esor
4
1
1
Vapor
saturado
1
1
wc--- 1
l+--qe
1+--qc......:.---4---:--+ I
Entalpía (kJ/kg)
6
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (III)
Subenfriamiento: salida del condensador, asegura líquido en la Val. Exp.
Recalentamiento: salida del evaporador, asegura vapor en el Comp.
∆Tamaño del Cond
Presión
∆QCond
∆QCond
Recalentamiento
Subenfriamiento
∆QEvap
∆WComp
-
Entalpía (kJ/kg)
7
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (IV)
Un intercambiador de calor auxiliar puede realizar simultáneamente el
subenfriamiento y el recalentamiento
Condensador
2
1
Condensador
QFC
V. Exp.
W
V. Exp.
2
Compresor
Int. Cal
QFF
Evaporador
1
Evaporador
3
4
Qint  m  (h 4  h3 )  m  (h1  h 2 )
8
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (V)
Un intercambiador de calor auxiliar puede realizar simultáneamente el
subenfriamiento y el recalentamiento
Presión 10' Pa
(bar)
TO = 0ºC (liq lat)
50
ha = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
QC
Líquido
2
T
1
10
WC
Intercamb.
de calor
5
-10
Este sistema no mejora
necesariamente
el rendimiento del ciclo
Vapor
3
Vol  Tamaño
Comp
QE
200
4
300
-
400 Enta lpía (kJ/kg)
9
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (V)
Un intercambiador de calor auxiliar puede realizar simultáneamente el
subenfriamiento y el recalentamiento
QC
Este sistema no mejora
Líquido
necesariamente
el rendimiento del ciclo
WC
Intercamb.
de calor
,
spiración
Linea a
externa
Cárnara
Cárnara interna
Este sistema no mejora
necesariamente
el rendimiento del ciclo
QE
T
Vapor
Vol  Tamaño Comp
10
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (VI)
Ciclo real:
• Con pérdidas de presión en condensador y evaporador
• La compresión no es isoentrópica
• La expansión no es isoentálpica
Presión 10' Pa
(bar)~ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~
50 -
To= OºC (liq.lal)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kg ºC
Vapor
recalentado
∆QCond
Uquido
Comp. sin S cte
Cond. con ∆p
/
Co¡,i$resor - ~ - - - ~
//
/
""
∆W
Cond
Trabajo ~--.-------~
•✓
1
0,8
-30_
300
Exp. sin h cte
-
Evap. con ∆p
11
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (VII)
Rango de Tª de evaporación
-40
-30
~
LBP
-20
-10
0
------:~~~~~~~--------
J
(MBP)
~ ------------------------------LBP (Baja temperatura de evaporación)
MBP(Media temperatura de evaporación)
HBP (Alta temperatura de evaporación)
--- -- ---
_J
+10
HBP
-25°C ±10°C
-10°C ±10°C
+5°C ±10°C
°C
12
~
---____J~ I
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (VIII)
13
~
- - - _ _ _ J~ I
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (IX)
Los límites de funcionamiento de un equipo son:
Presión 101 Pa
(ba,) .---::-----::::- - - - - 50 ~ To = Cf'C (liq. lat)
ho a 200 kJ/lq¡
So • IIWll<g'C
• En el evaporador: la T de la cámara > T del refrig
3
2
'º
• En el condensador: la T ambiente < T del refrig
1
4
o.~
-JO_
200
300
4(1() Entalpi> (kJ/l<g)
El rendimiento del ciclo de compresión se calcula
Con las energías y los calores;
• El calor extraído de la cámara es:
(h1 - h4) (kJ/kg)
• El calor cedido al exterior es:
(h2 – h3) (kJ/kg)
• El trabajo útil del compresor es:
(h2 – h1) (kJ/kg)
3
Condensador
2
QFC
V. Exp.
W
QFF
estos valores se obtienen del diagrama, ó de las tablas
4
Compresor
Evaporador
1
14
T.2.1.1.- Ciclos de RefrigeraciónPresioo
por Compresión
Liquido
2.- Refrigeración por Compresión (X)
Análisis Termodinámico (I):
Trabajo
vapor
vapor
saturado
recalentado
• Etapa de compresión (1-2)
Entalpla (l<J/kg)
w admisión (b 1)  p1  v1
p
a
2
w comp (1 2)  si (S  cte)  q  0   u  u1  u2
w impulsión ( 2  a )  p 2  v 2
s
1
b
w (a  b) 
v
v  cte
P.P.T.  q  u  w
0
• Etapa de condensación (2-3)
•
P.P.T.
3
2
q
du 
3
2
dw 
-
-
w Ciclo Comp  p1  v1   u1  u2   p 2  v 2   h1  h2
3
2
du 
3
 2 p  dv  p 2  p3
 u3  u 2  p  ( v 3  v 2 )
 h3  h 2
Valores por kg de masa
15
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XI)
Análisis Termodinámico (II):
T = O'C .
vapor
saturado
• Etapa de expansión (3-4)
P.P.T.
sin área no hay posibilidad de intercambio térmico
q0
q u w
4
3
du  
4
3
 u   w
• Etapa de evaporación (4-1)
P.P.T.
•
q
1
4
-
dw  u 4  u3  p 4  v 4  p 3  v 3  u 4  p 4  v 4  u3  p 3  v 3 h3  h 4
du 
1
4
dw 
1
4
du 
1
 4 p  dv  p 4  p1  u1  u4  p  (v1  v 4 )
 h1  h 4
16
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XII)
COP (COefficient of Performance) COP 
Calor Extraido (h1  h 4 )
Trabajo Compresor (h 2  h1 )
En función de las temperaturas del ciclo, puede ser superior a 3
EER 
EER (Energy Efficiency Ratio)
Capacidad Frigorífic a (BTUh)
Potencia Compresor (W)
En aire acondicionado puede ser superior a 13
EER  3,413 COP
1.000 BTU / 293 W,h
SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio)
El EER durante un periodo de tiempo
IPLV (Integrated Part Load Value)
Considera cargas parciales de la máquina
IPLV  0,01 COP100%  0,42 COP75%  0,45 COP50%  0,12 COP25%
~
17
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
- - - -~
I
2.- Refrigeración por Compresión (XIII)
El COP disminuye al:
Presión 1O' Pa
(bar) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~
50
• Aumentar la Tcond
• Disminuir Tevap
To= 0°C (liq.lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kg"C
WC
10
5
Presión 1O' Pa
(bar) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~
50
-
To= 0"C (liq lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kg"C
d
-QE
300
400 Entalpía (kJ/kg)
10 -
WC
5
1
0,8
-30.
-QE
200
400 Entalpla (kJ/kg)
18
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XIV)
Standar ARI 550/590 para considerar cargas parciales
% Capacidad
frigorífica
Tª del Agua del
condensador (ºC)
Tª del aire del
condensador (ºC)
100
29,4
35
75
23,9
26,7
50
18,3
18,3
25
18,3
12,8
0
18,3
12,8
19
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XV)
Sistema simple con acumulador/separador de alta presión
La válvula siempre
alimenta con líquido
Acumulador
Condensador
Compresor
V. Exp.
Evaporador
se
El “sobrante” de fluido
refrigerante se deposita en
forma de líquido en el
acumulador, por lo que la
máquina puede funcionar
sin que se eleve la presión
de máxima
20
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XVI)
Sistema simple con ejector como dispositivo de expansión
Condensador
3
y
4
1--E::::~►-
2
Compresor
Ejector
o
49
1
5
Separador
b
9
6
V. Exp.
8
El ejector acelera líquido a
AP; traslada momento de
ese flujo al de la salida del
evaporador; por último,
recupera presión en un
difusor
Aumenta el salto entálpico
en el evaporador y reduce
el trabajo del compresor,
por lo que mejora el COP
7
Evaporador
21
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
------ - - -~ I
2.- Refrigeración por Compresión (XVI)
Condensador
3
2
Sistema simple con ejector como dispositivo de expansión
Compresor
4 Ejector
49
5
Separador
9
V. Exp.
8
Evaporador
5
COP 
QEvap
WComp
1

(h8  h 7 )  mEvap
6
3
7
V. Exp. (6-7)
6
El ejector acelera líquido a
AP; traslada momento de
ese flujo al de la salida del
evaporador; por último,
recupera presión en un
Cond. (2-3)
difusor
2
Aumenta el salto entálpico
en el evaporador y reduce
Comp. (1-2)
el 5 trabajo del1 compresor,
por lo que mejora el COP
7
(h 2  h1 )  m Comp
8
4
49
Evap. (7-8)
9
1
0,8
1
L - - - - - :2~0:::-o_ __¡___----:3~0:ñ"o_ _...1.-_ _1c
nt-,al-:--;-pía~(~kJ=/kg)
4oioo-:E:-,
22
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XVII)
Sistema sobrealimentado
Condensador
3
Necesita de un acumulador
de alta y otro de baja
2
Permite diferente flujo de
refrigerante por evaporador
y compresor, que es el que
determina las presiones
4
Compresor
V. Exp.
1
5
6
7
8
Evaporador
23
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XVII)
Sistema sobrealimentado
COP 
QEvap
WComp  WBomba

(h8  h 7 )  mEvap
(h 2  h1 )  m Comp  (h 7  h 6 )  mBomba
~--------========~t~---=-=-=-=-=-=-=-~77
Condensador
3
2
= 0ºC (liq lat)
o= 200 kJ/kg
0 = 1kJ/kgºC
4
V. Exp.
Necesita de un acumulador
de alta y otro de baja
Supuesto que en el acumulador
Permite
diferente
no hay pérdida
de presión
(3  4)
Compresor
4
1
3
5
6
7
Evaporador
flujo de
refrigerante por evaporador
y compresor, que es el que
2
determina las presiones
8
7
6
5
58
8
1
Evap. (7-8)
Supuesto que la bomba apenas
incrementa la presión (6  7)
24
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XVIII)
Sistema para licuefacción de gases
4
Condensador
3
Para licuar gases de usos
criogénicos tales como:
• He (-268ºC)
• H (-280ºC)
• N (-147ºC)
2
Compresor
V. Exp.
Int. Cal
Separador
6
1
7
5
0
Entrada de gas
Salida de líquido
10
25
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XVIII)
Sistema para licuefacción de gases
4
Condensador
3
2
Compresor
V. Exp.
Separador
Int. Cal
6
1
7
5
4
0
3
Para licuar
de usos
Necesita
de gases
un acumulador
criogénicos
como:
de
alta y otrotales
de baja
•Permite
He (-268ºC)
diferente flujo de
•refrigerante
H (-280ºC)
por evaporador
•y compresor,
N (-147ºC) que es el que
determina las presiones
2
Entrada de gas
Salida de líquido
10
10
5
............
,... .....
6
7
1
0
1
0,8
-30
200
300
4
oo
Entalpía (kJ/kg)
26
■
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XIX)
Sistema en Cascada
Presión 1o' Pa
(bar)
To = OOC (liq.lat)
50
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kg"C
7
10 -
6
2
3
5
8
5
4
1
Evap
1
Para reducir el trabajo de
la compresión, se pueden
usar dos refrigerantes,
uno adaptado a bajas Tª
y otro a altas
TCond Baja  TEvap Alta
WcpHP
WcpLP
º·ªt_- ---::-±:::- ' - - -~300 -------'--400~~~
4oo Entalpla (kJ/kg)
200
Q Cond Baja  QEvap Alta
mBaja  hCond Baja  m Alta  hEvap Alta
COP 
QEvapBP

WCompBP  WCompAP
(h1  h 4 )  mEvapBP
-
(h 2  h1 )  m CompBP  (h 6  h5 )  m CompAP
mBaja  (h 2  h3 )  m Alta  (h5  h8 )
27
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XIX)
QFC
Cond. Alta Tª
7
Sistema en Cascada
Presión 1o' Pa
(bar)
50 _ To = ()OC (liq.lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kg"C
V. Exp.
Alta Tª
8
QFF
5
8
1
Evap
WcpHP
Cond. Baja Tª
WcpLP
V. Exp.
Baja Tª
º·ªt_- ---::-±:::- ' - - -~300 -------''---400~~~
4oo Entalpla (kJ/kg)
200
Q Cond Baja  QEvap Alta
mBaja  hCond Baja  m Alta  hEvap Alta
mBaja  (h 2  h3 )  m Alta  (h5  h8 )
COP 
QEvapBP
WCompBP  WCompAP

Q Cond Baja  QEvap Alta
QFC
3
4
5
Ev. Alta Tª
6
2
3
5
1
WCHP
Comp. A.P.
7
10
6
~
2
WCLP
Comp. B.P.
4
(h1  h 4Evap.
)  mEvapBP
Baja Tª
1
(h 2  h1 )  m CompBP  (h 6  h5 )  m CompAP
QFF
28
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XX)
Dos etapas de compresión con refrigeración intermedia
Condensador
CompAP
V. Exp.
2
TentRefAux
Ref. Aux
mRefAux
---
TsalRefAux
1
-
CompBP
mRef
Evaporador
QRe fAux  mRe f  (h 2  h1 )  mRe fAux  Cp Re fAux  (Tent Re fAux  Tsal Re fAux )
29
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXI)
Dos etapas de compresión con refrigeración intermedia
Presión 1o' Pa
(bar)
5o
To= 0ºC (liq lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
↓Tmax
WCAlta
10
Refrigeración
5
2
1
WCBaja
1
0,8
t~-~o~:__"°"TcicJ__
3
200
300
3 [ío"__.....L.._ _----:;4i5000~E~n~ta~lp~fa~(~kJ:/k~g)
...1..._ _
30
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXI)
Dos etapas de compresión con refrigeración intermedia
Presión 1o' Pa
(ba r)
50
WCAP
To = OºC (liq lat)
ha = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
■■ :♦,
10
♦•
••
♦•
•••
1
:
5
1
1
1
1
1
1
:•
1
0,8
1
•1
WCBP
-30
1
1
I+--WC-----+I
200
300
4
oo
-
Enta lpía (kJ/kg)
31
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XX!!)
Dos etapas de compresión con inyección de refrigeración de líquido
mRef Cond
Condensador
1
7
[._________
V. Exp.
V. Exp.
CAP
La inyección consigue
una refrigeración
6
-
2
Separador
de líquido
5
CBP
mRef Eva
3
Evaporador
QEvap  mRe f Eva  hEva
4
32
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXII)
Dos etapas de compresión con inyección de refrigeración de líquido
Presión 1o' Pa
(ba r)
50
To= 0ºC (liq lat)
ha = 200 kJ/kg
WCAlta
So = 1kJ/kgºC
mRef Cond
7
1
Inyección
10
2
5
6
WCBaja
4
3
5
mRef Eva
COP 
QEvap
WCompBP  WCompAP

(h 4  h3 )  mEvap
(h5  h 4 )  m CompBP  (h 7  h 6 )  m CompAP
-
00 Enta lpía (kJ /kg)
33
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXIII)
Dos etapas de compresión con inyección total de refrigerante líquido
Condensador
CAP
V. Exp.
4
Separador
de líquido
3
1
CBP
2
V. Exp.
Evaporador
34
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXIII)
Dos etapas de compresión con inyección de refrigeración de líquido
Presión 1Os Pa
(bar)
50
To= 0ºC (liq lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
Inyección total
10
2
1
3
5
4
1
-30
º·ªL----=._----:,;;l;:~-....1...-1io"-----L...-~400~~~
31300
4oo Enta lpía (kJ/kg)
200
35
35
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXIII)
Dos etapas de compresión con inyección de refrigeración de líquido
Presión 1Os Pa
(bar)
50
To= 0ºC (liq.lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
Inyección parcial
10
2
1
3
5
4
1
-30
º·ªL---=._--:,;#,---.l...---7o~-.l...---7oc~;;;~
4oo Enta lpía (kJ/kg)
200
300
L__ _ _ _ _ _ _ _ __
36
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXIV)
Doble compresión con subenfriamiento
•
1
Condensador
CAP
V. Exp.
6
2
1
Separador
de líquido
5
CBP
3
V. Exp.
4
Evaporador
37
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXIV)
Doble compresión con subenfriamiento
Presión 1O' Pa
(ba;i
To=
0ºC (liq.lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
3
10
1
.
i
5
2
•
--····
6
•
5
4
3
~º~~--:frF--....L...--330tJ.o)
_ _.1..,__ _-:i4@ooo~E:n~ta;lp~ía~(~kJ;7i/k<gg:)
200
O,;l~-
38
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXV)
Doble compresión con subenfriamiento
•
1
Condensador
CAP
V. Exp.
7
•
2
6
•
i e
5
Separador
de líquido
1
V. Exp.
CBP
3
4
Evaporador
39
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXV)
Doble compresión con subenfriamiento
Presión 1O' Pa
(bar)
5o
To= 0ºC (liq.lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1 kJ/kgºC
1
10
3
6
5
2
•
7
5
4
1
0,8
l~-
3
300
200
~o~~Tnñ--.....J...--~~--..l...---rc4omo~E:n~ta;
lp~ía~(k~J/~kg)
40
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXVI)
Doble evaporación
•
1
Condensador
CAP
• --P.
••d
•
V. Exp.
7
6
Evaporador Alta
2
CBP
5
4
Evaporador Baja
3
41
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXVI)
Doble evaporación
Presión 1O' Pa
(ba;i
To= 0ºC (liq.lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1 kJ/kgºC
--
10
1
7
5
2
4
•
6
5
3
L~-~º~~~
3
o,;
2007 _---J"----:~--.....1..----::¡¡40fco~E~n;ta;1p~ra~(;.kJl//kkgg)
300
42
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXVII)
Ciclo Simple con Dos Evaporadores (I)
3
Condensador
Toda la superficie del condensador
disipa calor siempre
 cuando una sola cámara ON
La Válvula 3-4 debe estar
preparada para funcionar
con vapor y no con líquido,
y ajustar su valor al de la
salida del Evap. de baja
2
V. Exp.
V. Exp´.
4
Evaporador Alta
5
Evaporador Baja
6
1
-
Mezcla
43
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXVII)
Ciclo Simple con Dos Evaporadores (I)
3
2
Condensador
V. Exp.
V. Exp´.
4
Evaporador Alta
3
5
Toda la superficie del condensador
disipa calor siempre
 cuando una sola cámara ON
La Válvula 3-4 debe estar
preparada para funcionar
con vapor y no con líquido,
y ajustar su valor al de la
salida del Evap. de baja
2
Ev. Alta
6
Evaporador Baja
1
Mezcla
4
6
5
1
Mezcla
Ev. Baja
COP 
QEvapBP  QEvapAP
WComp

(h1  h 6 )  mEvapBP  (h5  h 4 )  mEvapAP
(h 2  h1 )  m Comp
400 Enta lpía (kJ/kg)
-
44
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXVIII)
Ciclo Simple con Dos Evaporadores (II)
3
El evaporador de alta tiene
un flujo reducido, y no se
logra la evaporación de
todo el refrigerante que lo
atraviesa
2
Condensador
V. Exp.
Compresor
El evaporador de baja
siempre tiene circulación
de refrigerante
V. Exp.
4
Evaporador Alta
Toda la superficie del
Condensador disipa calor
 cuando solo la cámara
de baja está ON
6
5
V. Exp.
Evaporador Baja
67
7
1
-
Mezcla
45
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXVIII)
3
2
Condensador
Ciclo
Simple
con Dos Evaporadores
(II)
V. Exp.
Evaporador Alta
5
V. Exp.
6
V. Exp.
7
67
Evaporador Baja
1
3
Mezcla
2
Ev. Alta (4-5)
5
4
7
1
0,8
COP 
J
El evaporador de alta tiene
un flujo reducido, y no se
logra la evaporación de
todo el refrigerante que lo
atraviesa
Compresor
4
Toda la superficie del
Condensador disipa calor
 cuando solo la cámara
de baja está ON
El evaporador de baja
siempre tiene circulación
de refrigerante
5
67
6
1
Ev. Baja (67-1)
-30
QEvapBP  QEvapAP
WComp

(h1  h 67 )  mEvapBP  (h5  h 4 )  mEvapAP
(h 2  h1 )  m Comp
00 Enta lpía (kJ/kg)
46
n-r:.L- - - - 1~
1
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXIX)
[
Toda la superficie del condensador
disipa calor siempre
 cuando una sola cámara ON
Ciclo Simple con Dos Evaporadores (III)
El compresor de alta debe
funcionar cuando al menos
una cámara esté ON
1
6
Condensador
l
~--
V. Exp.
Mezcla
2
3
4
Evaporador Alta
Evaporador Baja
5
47
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXIX)
Ciclo Simple con Dos Evaporadores (III)
Presión 1O' Pa
(ba;i
To= OºC (liq.lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
1
6
10
Ev. Alta
5
2
4
Mezcla
3
1
0,8
COP 
Ev. Baja
5
-30
QEvapBP  QEvapBP
WCompBP  WCompAP
(h5  h3 )  mEvapBP  (h 4  h 2 )  mEvapBP
 - - - - - - - - - - :lO Enta lpía (kJ/kg)
(h 4  h5 )  m CompBP  (h 6  h 4 )  m CompAP
48
_____ _ ____J~ I
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXX)
~
Toda la superficie del condensador
disipa calor siempre
 cuando una sola cámara ON
-
- - [ ~ ______]
Ciclo Simple con Dos Evaporadores (IV)
•
1
6
Condensador
Mezcla
V. Exp.
•~----_J •
•
Evaporador Alta
4
2
3
5
Evaporador Baja
49
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXX)
Ciclo Simple con Dos Evaporadores (IV)
Pres ión 1O' Pa
(bar)
50
To= 0ºC (liq.lat)
ho = 200 kJ/kg
So = 1kJ/kgºC
17~ ~ : ; - : - ; : : : - - - - - - - - - - - - - - - - 6
1
10
Mezcla
Ev. Alta
5
2
4
3
1
0,8
COP 
Ev. Baja
5
-30
QEvapBP  QEvapBP
WCompBP  WCompAP
(h5  h3 )  mEvapBP  (h 4  h 2 )  mEvapBP
 - - - - - - - - - - 80
Ental pía (kJ/kg)
(h 6  h5 )  m CompBP  (h 6  h 4 )  m CompAP
~------=====-------__J-
50
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXI)
i!IEI
vil~
<¡t ,:SI
Sr E'.ágina principal
~ DuPOllt Refrige rant Expert'H (DIJPREX) Soft. . .
DuPonl Home
Our Company
•
Sl1 Fuentes (J)
ilJ [mprimir
Global {change]
Science
X IGoogle
• [), Págir1,;1 • ( ) Hei:ramientas •
(8 A~da
•
.1}. Mrnenger
¡search DuPont
Suslainab-ility
lnvestor Ce11ter
Medi!I Center
Career Center
The mir(l(/n ofS<lem:lf"
Select lndu:stry
1-Selecl-
DuPool Home " Global Refri¡ eranl:s " Products a Servic es • OuPont Refriger.aot Expert"' (DUPREX)
Global Refrigeran Is Home
D uPont Refrigernnt E xpert"' (D UPREX)
Pr oduc t s a Services
ISCEON® refri gerants ·
Uni tedSta tes
What is DUPREX?
ISCEOO® refrige rants Europe
DUPREX ve~ion 3.0 is a software tool from C>JPont specifically developed to <1.llow users to easily
and quic kly generilte di!.t.l. for DuPont refriger;mts, including:
• thermodynamk: properUes
• transport properties
• theoretkal. refri¡era Uon cycle cal.cWUons
ISCEON® 9 Se ries Bleflds
Suva© refri¡eran t s
Freon© refri geranls
•
DuPonl Refrigeran! Exper l"'
(DUPREX)
Uses&App.ica t iom.
with a variety of direct expansion systems !single stage, single stage with interna! heat exchanger,
two stage cascade, and single stage heat pump).
News &E veo ts
Sales a Suppor t
DUPREX 3.0 is available in:
• 61arl¡ua¡es: En¡üsh, German , French, Sp,anish, ltalian, and Dutch
• SI ¡md EHG 1.11i lsof measure
~ Ref ri ger ant s by Coun t ry
51
uc~
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
- - - -~
UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA
I
2.- Refrigeración por Compresión (XXXII)
~ ISCool Solutions
!:!!_rchivo !:idos
e_ropiedades
'.!'.entana
Refrigerante
[nformación
p [bar]
R417A
~
2
@.podio
50
'
'
'
'
'
'
-------·--------,--------·-------·--------·--------·------'
'
'
'
'
'
'
'
----------------,-----·------- --------,-' -------·-------
30
20
'
'
-------
'
'
'
'
10
'
'
~
1
1a
T Cond.
- ·--------·--------·------~ ' -'-- '--'----1-"-'-- - - - - Condensación te
'
'
'
---•--------.--------•-------
0,5
o
100
200
300
'
'
400
500
'
600
Temperatura media 1•c1
Presión de condensación pe [bar]
700
h [kJ/kg[
Comp
rCJ
[vaporación
,o rCJ
Temperatura media 1•c1
Caida de Presión dp [bar]
- Linea liquida
+
Condensador
- Evaporador
- Linea de succión
Compresor
Capacidad frigor. QO [kW]
¡1,00
Potencia del Compresor P (k\.1/]
jo.355
Presión de evaporación pO[bar]
Subenfriamienlo [K]
Sobrecalentamiento (Evap.J [K]
T Evap.
~
~ ~,~,
¡5·º.
Sobreca lentamiento (L.d.s.J (KJ
¡L__~
~
Cálculo
Potencia calorífica Qc [k\.1/]
- Rendimiento isoentrópico [-]
Caudal [kgh]
- Rendimiento volumétrico 1-J
Volumen desplazado (m3/h(
• Tasa de Compresión p2!pl [·]
• Diferencia de Presión p2·pl [bar]
~Ea
Capacidad volumétrica [lw /m3]
C.O.P.
~
- -P-•o_o_;e_da_d_•_• ---'
~ IX
Cerrar
~ ~ - - - -~
52
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXIII)
P
Descarga
pdescarga
{;'u
r---···· \
Espacio muerto
reexpandido
i~.
O'
Admisión
•••r":>-___
...,.______.,..n
.-
•······
padmisión
vadmisión ■ - vdesplazado
►~---
-=
.- --~
... - - -
Espacio muerto
Vol
vcilindro
PMS
-~
----~
V
PMI
53
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXIV)
~ Tabla
Estado:
R134a
R22
R404A
R407C
Parámetro
r- Temperatura
r Presión [bar]
r- Saturado
11!:P"• ■
r
rCJ
Parámetro :
Inicio 11 O.OO
Fin 150.00
Sobrecalentado
Incremento 15.00
✓ Tabla de cálculo
t
[ºC]
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
p'
p"
[bar]
6,489
7,493
8,609
9,847
11,212
12,712
14,356
16,150
18,103
5,826
6,789
7,866
9,066
10,398
11,867
13,481
15,248
17,172
h'
h"
[kJ/kg]
213,59
220,59
227,74
235,07
242,59
250,31
258,26
266,49
275,02
378,59
381,43
384,16
386,78
389,26
391,59
393,75
395,70
397,43
s'
s"
[kJ/kgK]
1,0483
1,0726
1,0969
1,1213
1,1459
1,1707
1,1958
1,2213
1,2474
1,6316
1,6313
1,6311
1,6308
1,6304
1,6299
1,6293
1,6283
1,6271
R
R
R
)(. Cancelar
v'
v"
[ctm3/kg]
0,8255
0,8386
0,8527
0,8680
0,8845
0,9026
0,9226
0,9448
0,9697
32,8840
28,1966
24,2589
20,9334
18,1102
15,7016
13,6364
11,8573
10,3173
~
~1
54
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXIV)
~
Elección de ciclos
Je
Presionar en el ciclo deseado o escoger el número.
1
2
-r-l2
~
- ~
2
8
~ Q:1
1
la
4
(
4
6
la
4
~
5
2
3
2
~
l
j
Varios Ciclos
55
~
- - - -~
I
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
=
DuPont Refrigerant Expert
2.- Refrigeración
por3.2Compresión (XXXIV)
<![)1,
(g
l{ent ana Jnformación
Presionar
1
Refrigerante BT
ISCEON(TM) M079 Suva(TM) 134a
Ciclo AT
50
30
20
3
10
5
3
4
Refrigerante AT
¿
la
1
0.5
o
Ciclo BT
100
h lkJ/kol
Baia
Alta
temDeratur temDeratur
Caída de Presión do lbarl
- Linea liouida
+
- EvaDorador
- Linea de succión
Commesor
- Rendimiento isentróoico
- Rendimiento volumétrico
· Tasa de Comoresión f-1
- Diferencia de Presión lbarl
DuPont
Refrigerants
([L
([L
Caoacidad hiaor. Do lk\111
ILOO
11.00
Potencia del Como. lkWI
alor ílica Oe lkWI
~
Tuberías
12,954
imens. de pip ~
1
Cálculo
!
100 OC
21,59
Volumen desolazado lkJ/~
Coeficiente lrioorílico 1-l 11,52
Propiedades
1 )(
44,34
178,08
Cerrar
_,., 1
~
~ ~
1~
1l'hltllh'r«IIH"1~
56
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXIV)
! nf o rmación
Presi
1
3
4
9
4
1a
! Tuberia gas aspira.do
Estándar:
6
!J
Tub e ria. de liquido
Tubería gas aspirado/ Cu/ EN 12735- 1 / Longitud e quivalente
IEN 1273 5-1
~ l @J ~
Refrigerante BT
r in ch dp r bar
ITub eria de gas a. pre si~
5
2
1
Ciclo AT
Tubo más pequeño siguiente
Material:
lcu
76,00
! Ciclo:
(e Baja Tempera.tur
Tubo más gra nd e siguiente
Diámetro interior [mm]
1
X
2,00
ISCEON(TM) M079 (R-422AJ
89,00
176,42
X
2, 00
(diª 85.00 mm)
Refrigerante AT
(diª 72.0 0 mm)
Alta Temperatur
Velocidad [m/s]
Ciclo BT
l z□. 47
23,06
16,54
Propiedades de ciclo
1-40.00
Temp. de evaporación
Logitud equival e nte [K/m]
·e
·e
Temp . media de gas aspirado
1-25.00
Temp . media. de gas a presión
125,46
Temp . de c ondensación
~1-,-0.-00--
·e
·e
Subenfriamiento de liquido
15.00
K
Capacidad frigorífica
11 DO.DO
kW
l □-□ 4
0,0 5
Caida de pre sión [Pa/m]
1231 .74
310, 11
137,83
Pérdida total de presión [K]
0, 54
~-ª1~ )(
0, 02
L
0
¡io:oom
dp
•fo.'4o K
0, 24
Tuberías
Cerrar
57
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXV)
Informació n del producto
SOLKANE ®
REFRIGERANT SOFTWARE
Version 7.0.2.12
Claim far conformance
© Solvay Fluor GmbH
Technical Service -RefrigerantsPO Box 220
30002 Hannover / Germany
Tel.: +49 (0) 511 857 2653
Fax: +49 (O) 511 857 2166
e-mail: [email protected]
11
OK
11
58
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXVI)
Refrigerantes
Cooducto de gas por aspiración
Au1o
Recalentam iento ~
Pérdida de presión §
K
ar
Cooducto de gas de P.
·•
Enfriam iento 0,00 K
Varios
ciclos
Cic lo 3
Cic lo 4
Cic lo 5
ORC
ORC2
Proceso de una etapa
P res s {f 1) fa r more he lp
59
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXVI)
:
''
•.
' ' .
"
ii)1t.1
vi •t
O"O · li'.J http :fl www.et. web .mek,dtu. d!q'Coolpacl,JUK/ Index,html
8_rchi110
.:.,
J!$l
f;_dición
'.!_er
E.avoritos
tferramientas
ISBl • l ~ MicrosoftOutl,.. l :if EnergyEn . .
MK
X
IIP .
lcoolpackdtu
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x[
1
j
~
e_áginaprincipal
fm Fuerite~(;l)
iii im primir
• ~ Página •
O He t:ra mientas • 8
Ay,Jda •
-
-'$ Mes~no;¡er
~
DTU
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Acltp¡nmtn1;u
Department of Hechanical Enginee,ing
lhl! T1chKil Unim11tyofl>eMQ1k
Section of Energy Engineeñng
CoolPack
Dansk 1
CoolPack
CONTENT:
1
Danish
¡;;;;;;CoolPack
Cool P ack is a coUection of sim ulation models for refrigeration systems. The
models each have a speciflc purpose e.g. cycle anatysis, di mension ing of
main components, energy analysis and -optimization .
News
~
Download
CoolPack is developed by the Department of Mechan ical Engineeling
(Mffi, Section of Energy Englneeling (1;l}at the Techn ical University of
Den mark (QI!:!)
elpfiles
Tulorials
Documenls
,Conlact CoolPack
The development of CoolPack has until version 1.33 been flnanced by the
Danish En erg y Agency.
CootPack Home
~
l= nergy Engineen ng
Other Software
1
V
60
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXVII)
Eile
¿ettillgs
[l ~ Jl
I
Qpticns
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Refrigeration Ut~itie1 J CoolTool~: C_ycle analy~s
I CoolT ools: De~ign ] CoolT oob: E11aluation I CoolTool~: Awiar',J I D_yMmic 1
liiml ""' 1
.Jll llil!l .m
A d, §;\\{ ? ~
..a11
CoolPack
• A Collection of Simulation Tools for Refrigeration •
Coo lPack is
il
co ll ecti on of simulati on prngrnms to be use d fo 1 tlesigning. tlim ensi oning , analyz in g anti 011timi zin g r efri gerntion systems.
The s imulati on progrnms in Co olPack are divitled into s ix categories - each re p1 ese 11ted by a tt1h in th e Toolbm. Yo u can get a n overview ofth e p1 ogrnms in a
ca tego1y by cli ckin g on its Too lllil r ta b. Clickin g on th e la rge bunons (with i co ns) in th e Too lb a r srnns th e indiv idu a l prog ra ms.
A desc1i1n io n of CoolPack <lnd severn l Coo lPack.exerdses ca n be fo 11n d in th e ilocume ntation {in both Da nis h mul En glis h ve rs ions) . lf yo u rece ived Coo lPack
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61
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXVIII)
..---¡:;;,u>.-,-. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~~[8'1
E~e
~ettin9s
[l ~ Jl
A d, §~ ? ~
Qptions
!jelp
I Relrigeration Ut~ities ICoolTools Cycle analysis I CoolTools Desígn ] CoolTools: EYaluation J CoolTools: Au~itiaw I Dynamic j
j lWil .":" 1
kJll lDll m
""fr
Refrigeration Utilities
Refrigeratiol ltil ities is a program th at can be used for ca lcu lation of the thermodynam ical and -physical prope rties for a range of diffe rent
refrigerants. Also, it is poss ible to perform simple calculati ons for a numb er of standard refrigeration cyc les.
The program has the fo llowing features:
•
•
•
•
•
•
•
•
Log(p),h-diagrams for 45 refrige rants , inc luding mixtures
Log(p) ,h-diagrams for 24 ofthe refrige rants include d in RefProp 6.0 1
T ,s- diagrams
h,s-diagrams
Calcu lation of standard refrigeratio n cyc le perfo rmance
Saturation tab les
Tab les for thermodynam ical and -p hys ical prope rti es
l,x-diagrams (entha lpy , humidity rati o) for moist air far pressures between 0.0 14 and 50 bar
62
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXIX)
Eile
J!iindow t!elp
Refrigeration utilities
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Dept ofEnergy Eiigineering. DTU
Refrigeration utilities
Refrigerante
Refhgeration utilities
Refrigeratio n utilities
Refrigeration uti
Copyright© 200 0
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Dept ofEnergy Engineering. DTU Dept. ofEnergy Eiigineering. DTU
Refrigeration utilities
Refrigeration utiliti.es
Refrigeration utilities
Copyright@ 200 0
Copyright@ 200 0
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Copyright© 2000
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Dept ofEneigy F.ngineering. DTU Dept. ofEnergyF.ngineering. DTU Dept. ofEneigy Erigineering. DTU Dept. ofF..nergy F.ngineering. DTU Dept. ofEnergy F.ngineering. DTU Dept. ofEneigyEngine1
Refrigeration utilitJ.es
RefiigeratJ.on utilitJ.es
Refrigeration utilities
RefrigeratJ.on utihtJ.es
* *
Refrigeration utilittes
Refrigeratton uh
*
*
Copyright @200 0
Copyright © 2[
Copyright© 2000
Copyright© 200 0
Copyright © 2000
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Dept ofEnergy Engineering. DTU Dept. ofEnergy Engineering. DTU Dept. ofEnugyEngmeering. DTU Dept ofEnergy Engineering. DTU Dept. ofEnergy Engineerutg. DTU Dept. ofEneigy Engi:ne1
Refrigerahon utilittes
Refuge:rahon utilihes
Refiigerat1on utilihes
Refugerab.on uti1ib.es
Refuge:rab.on uti1ittes
Refugerahon uh
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Copyright© 2000
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Dept ofEnergy F.ngineenng. DTU Dept. ofEnergyF.ngineeruig. DTU Dept. ofEnergy Engineeruig. DTU Dept ofEnergy Engineeruig. DTU Dept. ofEnergyF.ngineeruig. DTU Dept. ofEnergyEngine1
Refrigeration uti1ities
Refiigerab.on uti1ib.es
Relhgeration uWtties
Refugeration uWttJ.es
Refhgeration uWtties
Create a ne,11 Log(p)-h diagram
Refiigeration ub.
63
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXIX)
P' Refrigerallon
E.ile
!'.iindow
~ @]~
utdit1es
t!elp
Refrigeration utilities
Refiigeration utilihes
Refrigeration utilities
Refrigeration utilihes
Refugeratio n utilities
Re-frigeration utihties
Refrige:ration utilib.es
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Dept ofEnergy Eng¡neering. DTU
*
*
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Dept. ofEnergyEngine1
Copyright© 2000
Dept ofEneey E:ngineering. DTU
Copyright© 2000
Dept ofEnergy F.ngineering. DTU
Refiigeration uh
OK
Rl 13, CCl2FCCIF2, Trichlorotrifluoroethane
Rl 14, CCIF2CCIF2, Dichlorotetrafluoroethane
Rl 150, CH2=CH2, Ethene [ethylene]
Rl 2, CCl2F2, Dichlorodifluoromethane
Rl 23, CHCl2CF3, Dichlorotrifluoroethane
Rl 270, CH3CH=CH2, Propene [propylene)
Rl 3, CCIF3, Chlorotrifluoromethane
Rl 34a, CH2FCF3, 1,1,1,2-telrafluoroethane
Rl 4, CF4, Tetrafl uoromethane
Rl 52a, CH3CHF2, 1,1-difluoroethane
Rl 70, CH3CH3, Ethane
R21, CHCl2F, Dichlorofluoromethane
R22, CHCIF2, Chlorodifl uoromelhane
R23, CHF3, Trifluoromethane
R290, CH3CH2CH3, Propane
R401A, R221152a/124 [53113134), R401A
Cancel
t:!elp
1,oad settings
2ave :setting:s
Qefault
Refiigeration uh
Copyright © 2[
Dept. ofEnergyE:ngine1
Refiigeratton uh
Copyright© 2[
Dept. ofEnergyE.ngme1
Refhgeration utilities
Relhgeratton uh
Copyright© 2000
Copyright© 200 0
Copyright © 2000
Copyright© 2000
Copyright© 200 0
Copyright © 2(
Dept. ofEnergy Engineenng. DTU Dept. ofEnergyF.ngineeruig. DTU Dept. ofEnergyEngineeruig. DTU Dept. ofEnergy Engineeruig. DTU Dept. ofEnergyE.ngmeenng. DTU Dept. ofEnergyEngine1
Refrigeration uWtties
Create ~ ne,11 Log(p)-h di~gram
Refiigeration utilittes
Kefiigeration uWtties
Refrigeration uWtties
Refrigeration uWtties
Refiigeration ul.J.
64
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXX)
EiUJ
-
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~ =\l'E,:¡,;,¡~ ~'s:::?'l==-r- :f:.
50,00 f~=~:':~~:-':~,:~·:=-:
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" ~:~•TA==='·~··=··~·~·
"'~ '='•'~
" ~~=
•l._ _ _ _ _ _ _ _
~.oo ~;g:~~~~J;!;.:!!~..11:~1~l1
Valores del ciclo
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30,00
+
20,00
+
+-
O' X
O,(ID&l
7f ~~o
o,1)15
+-
o,l)W
opio
10,00
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>,W
¡6,00
5,00
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Ji
n,MD
+
+
+
+
8,00
7,00
- n.o~
O,D&f'J
O,DTD
o,DtD
0,090
0,10
4,00
3,00
2,00
O,lD
O.~D
1,00
U,,sJ
O.~D
,...
0,80
0,70
O,OJ
0,60
0,50
X~
140
160
Ü,I Q
180
0,20
, • l,00
0,30
200
220
0,40
1,20
0,50
240
260
0,60
1,40
"º
0,70
300
0,80
0,90
1,60
320
-40
o
-20
30J
360
380
Enthalpy[k.Tlkg]
400
T•21.568
60
20
40
420
440
D"5,998
80
460
480
h•372.11
100
500
120
140
520
540
\1"0.021300
160
50]
x•0.794
65
~
- - - -~
I
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXX)
Gil t3
-
50,00
OJ,00
Rl 34a t.fDP 'l.'ii• • ~ L : ~ , >..=
1,.. .... ,.. .. 1!>::l;. V, l !>l r,utl .
D?1J, O.,.,.., ., , f b1 r, ~
,,,_,.
, ,. [l)'~:lr K~ . o io.(:io."l1lrl 1 ,. ¡q
11:J. tlt " "!' & RJBI:..,,i,, .. it-•l ·l l
t
30,00
20,00
+
10,00
+
+
+
+-
+-
r.
r
[9"h.~:.-~.\ji~~
r
T wo stage, cl osed intercooler
Two stage_ open intercooler (' Two stage. open intercooler. load at intermediate pressure
4,00
3,00
1 □.□□
8,00
7,00
.E_vaporating temperature·
+
+
;[6,00
•
+
Select cycle type-. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~
[Mofc""3
[Mo[K3
[Mo~
[Mo~
>,W
]
a, X
5,00
lsentropic efficiency [0-1 ]:
2,00
.!:ondensing lemperature 10.00
Su.Qcooling
10.00
Dp condenser·
10.00
Dp liquid line·
10.00
1-c 3
IK 3
Isa, 3
Isa, 3
Isa, 3
Calculated-
Qe [W/kg[:
10000. 000
Qc [W/kg[:
10000. 00
COP:
2.34
r,:oo~
W [W/kg[
10000. 00
W high [kW]
10000.00
1,00
5=--
(m high)/(m low):
Dibujar el ciclo
LJ,,sJ
0,80
0,70
º·"'
0,50 _L__'=.!LL<:;L"1L4 'C,d_.4l--<l----l,"-'4-'---<'1
"" 0,10
140
160
180
0,20
1 • l,00
200
0,30
220
0,40
1,20
0,50
240
260
0.00000000
m low [kg/s]:
0.00000000
~~
T"21,568
1
P"5,998
~
72,11
\1"0,02800
S"1,587
m high (kg/s]:
0.00000000
M"0,794
66
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXI)
EiUJ
-
50,00 f~=~:':~~:-':~
,:
~·:=-:.:-é-:~::':;_="~:~•TA==='·~··=
·· ~·~·"'~'='•'~"~~=•
l._ _ _ _ _ _ _ _T,;c:-i7'P
~.oo ~;g:~~~~J;!;.:!!~..1:~1~l1
Infor. del ciclo
30,00
+
20,00
+
+-
O' X
"""''R='F"-r"""'
b,OIM
O,(ID&l
>l'.c= ,•- ---,r ~~º
o,1)15
+-
o,l)W
opio
10,00
:¡:
>,W
¡6,00
~
Ji
n,MD
+
+
+
+
8,00
7,00
5,00
- n.o~
D,D&f'J
O,DTD
o,DtD
D,D9D
D,10
4,00
3,00
2,00
O,lD
D.~D
1,00
U,,sJ
D.~D
,..
0,80
0,70
O,OJ
0,60
0,50
X~
140
160
Ü, I Q
180
0,20
, • l,00
200
0,30
220
0,40
1,20
0,50
240
260
0,60
1,40
"º
0,80
0,90
1,60
0,70
300
320
-40
o
-20
30J
360
380
Enthalpy [k.Tlkg]
400
T•-31,525
60
20
40
420
440
p•0,788
80
460
h•361.51
480
100
500
120
140
160
50]
540
520
\1"0,22150
-
x•0.924
67
~
- - - -~
I
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXI)
50,00
OJ,00
Rl 34a t. f D P'l.'ii••~ L : ~
.. A = 1....... ,.... l !>::l;. v, 1 !>I
D?1J, O.,.,..,., ,f b1 r, ~,,,_,.
,,. [l)'~:lrK~. o io.(:io."l1lrl 1 ,. ¡ q
11:J. tlt""!' & RJBI:..,,i,, .. it-• l ·l l
30,00
20,00
+
10,00
+
+
+
+
r
Values:
Evapor ating temperature [T]:
Superheat [K]:
-20,00
0.00
º·ºº
º·ºº
º·ºº
1,00
Dp evapora tor [bar]·
Dp suclion line [bar]:
Dp discharge line [bar]:
lsentropic efficiency [0-1]:
Condensing temperature [❖C]:
Subcooling [K]
Dp condenser [bar]
Dp liquid line [bar]:
50.00
O.DO
º·ºº
O.DO
.Qelete e.vele
>,W
8,00
;[
!i
]
~::
Calculale .
+
+
5,00
Dimensionin .
Volumelric efficienc
Qe [k.J/kg]:
113,860
Qe[kW]:
n_vol:
Qc[k.J /kg]:
161,546
Qc [kW ]:
2.39
COP:
4,00
47,686
W [kJ /kg[:
3,00
9,908
Pressure ratio [-]:
[o,oo
Displacement [m" 3/ h]
m [kg/s]
V [m"3/ h]:
W[kW]:
Q los. [kW]:
2,00
Ptos del ciclo
1.40
140
160
180
200
220
260
280
,.,
1,60
300
320
360
3SO
Enthalpy [k.T/kg]
400
T"·31,525
1
420
'ªº·'"
440
460
r,;:i61.51
480
500
y .. Q,22150
520
S"1,679
540
50]
M
"0,924
68
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXI)
50,00
R l 34a r~f DP'l.'il,••~ i.:~,. >..rau.i r............ 1s,,;¡ v ,1 !'I
, .. [ll~:.r1:·~.vac..~u 11 1 .. ¡q
IU . il>,;"l'& RJBf...,,t,,,.¡o-•J·Jl
30,00
+-
20,00
r
Sele et cycle number:
D!lJ, 0.l"'>W>l o! b ,r, ~•""4"
OJ,00
~
.Qelete cycle
10,00
>,W
Calculale .
8,00
7,00
¡6,00
5,00
~
Ji
[m'3/kg[
[kJ /kg[
[kJl(kgK)[
1.330
0,146414
385.279
1,7362
13,176
0,016052
432,965
1,7362
13,176
0,016052
432,965
1,7362
Qe[kJ/kg]:
113,860
50,000
13,176
NIA
271,418
NIA
Qc[kJ/kg]:
161.546
N/A
1,330
N/A
271,418
N/A
·20,000
1,330
0,146411
385,279
1,7362
N/A
13,176
N/A
271,418
N/A
2,39
COP:
4,00
W [kJ / kg[:
3,00
[bar]
47.686
15
;JI
9,908
Pressure ratio [-]:
2,00
~ [
2.,
~I
1,00
OK
IC
U,,sJ
0,80
0,70
0,OJ
:1
,Copy
.Erint
l::felp
....~~ordinates of points.. .
0,50
1,40
140
160
180
200
220
260
280
1,60
300
30]
320
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
50]
Enthalpy[k.T/kg]
T•-31,525
h•361 .51
p•0,788
\1"0,22150
x•0.924
s•l.679
69
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
~
- - - -~
I
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXII)
Gil t3
- a, X
Refrigerante
30,00
20,00
+
10,00
>,W
8,00
7,00
+
+
+
oplll
•
]
o,MD
+
+
;[6,00
-
[1,050
D,060
5,00
O,DTD
O,DtD
4,00
O,D9D
0,10
3,00
2,00
D,lll
1,00
LJ,,sJ
0,~D
,...
0,80
0,70
º·"' L .bJ.-&4,:'.l:J¿'.:¡/:12:;é¡il:_,,d~
0,50
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180
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m
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m
G
T"21,568
1
B
G
440
460
480
D
~
~
B
Enthalpy[k.T/kg]
P"5,998
~
72,11
y .. Q,021300
S"l,587
M"Ü,794
70
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXII)
EiUJ
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•<.c.•i,,~:C'1·_ _ _ _ _ _ _ _T,;c:-i7'r:.,.,.,s,é::":::,,---;7~ "'-,D'e'1~ -:0S,c=--.,.iJil's-:=¡=--r
50,00
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30,00
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20,00
10,00
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8,00
7,00
+
+
+
+
, ,w
¡6,00
5,00
~
Ji
+
+-
fielrigeranl: R134a. CH 2FCF3. 1.1 .1.2-lelr alluoroelhane
R11. CCl3F. Trichlorolluoromethane
~
R113. CCl2FCCIF2. Trichlorotrilluoroethane
R11 4. CCIF2CCIF2. Dichlorotetr atluoroelhane
R1150. CH 2=CH2. Ethene (ethylene)
R12. CCl2F2. Dichlorodilluoromethane
R1 23. CHCl2CF3. Dichlorolrifluoroethane
R1270. CH3CH=CH 2. Propene (propylene)
R13. CCIF3. Chlorolrilluoromelhane
+-
j
4,00
R14. CF4. Telrafluoromelhane
R152a. CH3CHF2. 1.1 -dilluoroelhane
R170. CH 3CH3. Ethane
R21. CHCl2F. Dic hlorolluoromethane
R22. CHCIF2. Chlorodilluoromethane
R23. CHF3. Tritluoromelhane
R290. CH3CH 2CH 3. Prooane
3,00
2,00
1,00
IAII
X~
140
Ü, I Q
160
0,20
, • l,00
180
0,30
200
220
0,40
1,20
0,50
240
260
¡;- Bar
Pressure unit:
1
r
kPa
1
Ma:-: temperature: 1101 .00
Min temper ature:
1-40,00
Step [K]:
11.00
~
..:.l
0,50
rK
Data for: R134a
U, ,sJ
0,80
0,70
0,OJ
Temper ature unit: ¡;- T
1
OK
1
Ref erence
Cancel
T critica!=
101 .10
TMin =
-103.30
]:jelp
-
Enthalpy [k.Tlkg]
T•21,568
D"5,998
h•372.11
\1"0,021300
~-1,587
x•0.794
71
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
""' Compresión
~lil por
l lflbksHe
ft:
IJJ A 1◊l(XXXXII)
~l
2.- Refrigeración
,,
E_ile
Qptions
°'!!'_indow
[l "'
T
"C
~dit
JJ JL "'
50,00
mJ/kg
0 ,35692
O,544
0,7055
0,7(69
0,572
0,7083
0 ,32405
h,
h,
kJ/k
372 ,85
373 ,48
374,1 1
374,74
375 ,37
375 ,99
376 ,62
377 ,24
377 ,87
kJ/k
222,88
222,33
22 1,78
22 1,23
220,66
220,10
219,53
218 ,95
218 ,37
0,7098
0 ,30898
-36,00
0,633
0,7 113
0 ,29474
-35,00
0,665
0,7 127
0 ,28128
-34,00
0,699
0,7 142
0 ,2Ei855
, ,. [l)'~>rm -33,00
0 ,734
0 ,7 157
0 ,25651
-32,00
0 ,770
0 ,7 172
0 ,2451 1
Qra\loJ
~lil
Rl34 a
D?IJ, 0.J•"
OJ,00
dmJ/kg
kJ/k
149,97
151,1 5
152 ,33
153 ,51
154,70
155 ,89
157 ,09
158,29
159,49
~.'.!º-'.~ -..
E_ile
Ba<
-39 ,00
-38,00
-37,00
11:J. t:lt""''
30,00
20,00
-]º·516
0,602
0 ,34001
0,8030
0,8431
1,7589
1,7575
1,7562
1,7548
1,7535
1,7523
1,7510
1,7498
1,7486
0,8080
0,8130
0,8180
0,823 1
0,828 1
0,833 1
0,838 1
-31,00
0 ,808
0 ,7 187
0 ,23431
160 ,70
378 ,49
217,79
0,8480
1,7474
-30,00
0 ,847
0 ,7202
0 ,22408
161 ,91
379,11
217,20
0,8530
1,7463
-29,00
0 ,888
0,7218
0,21 438
163 ,13
379,73
216,61
0,8580
1,7452
-28,00
0 ,930
0,7233
0 ,20518
164 ,35
380,35
216,01
0,8630
1,7441
-27,00
0 ,974
0,7249
0 ,1 % 45
165 ,57
380,97
215,40
0,8679
1,7430
1,7420
-26,00
1,020
0 ,7264
0 ,1 8817
166 ,80
381,59
21 4,79
0,8729
,,w
-25,00
1,067
0 ,7200
0 ,1 8030
168,03
382,21
21 4,1 8
0,8778
1,7410
8,00
7,00
;[6,00
5,00
-24,00
1,1 16
0 ,72%
0 ,1 7282
169,26
382,82
213,56
0,8828
1,7400
-23,00
1,167
0 ,7312
0 ,1 6571
170 ,50
383,44
212,94
0,8877
-22,00
1,219
0,7328
0 ,1 5896
171 ,74
384,05
212,31
0,8927
1,7380
-21,00
1,274
0,7345
0 ,15253
172 ,99
384,67
21 1,68
0,8976
1,7371
4,00
-20,00
1,330
0 ,14641
174,24
385 ,28
21 1,04
0,S025
1,7362
3,00
-19,00
1,388
0 ,7378
0 ,14059
175 ,49
385 ,89
210,40
0,S075
1,7353
-18,00
1,448
0,7394
0 ,13504
176,75
386 ,50
209,75
0,9 124
-17,00
1,511
0,7411
0 ,12975
178 ,01
387 ,1 1
209,10
0,9 173
1,7336
-16,00
1,575
0,7428
0 ,12471
179 ,27
387,71
208 ,44
0,9222
1,7328
-15,00
1,641
0,7445
0 ,1 1991
180 ,54
388 ,32
207,78
0,927 1
1,7320
-14 ,00
1,710
0,7463
0 ,1 1533
181,81
388 ,92
207,11
0,9320
1,7312
-13,00
1,781
0,7480
0 ,1 1095
183 ,09
389 ,52
206 ,44
0,9369
1,7304
184,36
390 ,1 2
205,76
0,9418
1,7297
10,00
]•
2,00
1,00
LJ,,sJ
0,80
0,70
0,OJ
,.
0 ,736 1
-
B X
?
0,50
1,7390
1,7345
OK
~
Cancel
]:jelp
Enthalpy [k.T/kg]
T"21,568
1
pa5,998
r,;:,12.11
y .. Q,021300
S"1,587
M"Ü,794
72
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXIII)
~ ~ [><]
" C oolPack
E)le
l!ll
~ tti~s
~
Jl
Qptions
!::!elp
Refrigeration Utilities
~ ~ ~ [Q ¡¡g ~
CoolTools Cycle analysis J CoolTools: Design I CoolTools: El'aluaticn I CoolTools: Au~iliar!,'
1 D}'namic 1
la le la le .
Análisis de Ciclos
1) ONE-STAGE cycle - Dry expan sion evaporators
2) ONE-STAGE cycle - Liqu id overfeed evaporato rs ' - - - - - - - - - - - - . /
3) ONE-STAGE cycle -Two cycles with common condenser
4) ONE-STAGE cycle- Two separate cyc les
- Subcooling of liquid far low temperature system
5) TWO-STAGE cycle- Cool ing of high stage suction gas by liquid inJection
6) TWO-STAGE cycle - Open intercoo ler (flash gas remova l)
7) TWO-STAGE cycle- Closed intercoo ler (with subcooling coi l)
8) ONE-STAGE Transcritical cycle with C02
9) Two ONE-STAGE cyc les in cascade
73
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXIV)
~ HS D1stnbutable c:\arch,vos de programa\coolpack\eescooltools\pack_1 exe J. Tool_CJ [Diagram Wmdow]
~ E_ile
~dit
~arch
0)tions
t;;akulate
T:able5
!?_lot
~indows
~ @r8)
- a, )(
t:!elp
YCLE ANAL YSIS : TWO ONE-STAGE CYCLES
X EVAPORATORS AloE COMMON CONDENSER
ls : 54.2 ("CI
9-i
SAVE
T11: 11.6 ("CJ
ls : 33,6 ("CJ
~
mr or • 1,112 jkg/s]
Qc: 170 ,4 lk\NJ
-LOAD-
2 3
l15 : 6l.O l"CI
1'5
Te: 35.o!"Cl
- HELP -
TE,H S :
-10,0 ("C)
riiLs: 0,166 [kgfs]
Valores del Ciclo
GE,LS : 25,0 [K\fll]
12
X12 :
T E,LS: 35.0 (<e]
0.33 (-J
14
REFRIGERANT:
T14 : -28.5 ("C]
COP'Hs :
'ICARHOT,HS :
COP\s :
TI CARHOT, LS:
COP :
74
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXIV)
IU;l:t$i1); 1:l .. &$i:f
le, Hs lºCJ:
~
AlsH ,HslKJ : ~
Al>sL,HS [K[:
~
le,c s lºC):
~
AlsH,cslKJ : ~
Al>sL ,L S IKI:
@}]
iml•ll~Ei•l=IUl•II§;
Al sclKJ : ~
HS:
1Ref. C.tpacity (k W]
LS :
1
1 1The rmal
efficie ncy (-]
..:J
3
LS:
3
Vs,HS: 157.8 [m 1h]
1i1Ls: 0,188 [kg/s]
Vs ,LS: 81.3 [m 1h]
1s entropic effici ency [-]
TJi S,HS: 0,700 (-]
W Hs: 36.1 [kWJ
1sentropic efficiency [-]
'1'115 , LS:
0,700 [-]
W,s: 12,9 [kW]
1Unus eful SH [KJ
1Unus eful SH [K)
'
3
W'rnr: -1-9.0 [kWJ
f Q,HS: 10,0 [%]
T2 : 52,5 [' C)
ÓLOSS ,HS: 3.6 [kW)
fQ ,L S: 10,0 [%]
T15: 63,0 [ºC)
OL □ SS,LS: 1.3 [kW)
OsL, HS: 906 [WJ
T OUT,HS : --1,0 [ºC]
AT SH ,SL ,HS: 1,0 [K]
Os L,L S: 236 [W]
T OUT,LS: -28,5 [ºC]
AT SH,SL ,LS: 1,5 [K)
Auxiliar
LS: Jt Q J%)
LS:
'
1i1Hs : 0.92-1- [kg/s]
OE,LS : 25,0 [kW]
HS : Jt Q [%J
HS :
Al>o,IKJ: ~
1
(Je, Hs: 100,0 [kW]
Ref. Capacity (kW]
l
l
HS:
..:J ~
,1
State Points
COP ' Hs:
COP'Ls :
75
1
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Iables
~lot
~indows
!jelp
VELOCITY
2.- Refrigeración por Compresión
(XXXXIV)
PIPE DIAMETER
HS Suction line
LS Suction line
Common Dlscharge llne
HS Liquid line
LS Llquld llne
(1111s]
(mm]
~
~
~
~
~
7U
::J
3
LS: Jv olume tric efficie ncy [-1
~
~
Conditio11 co11espo11ds to
State Point #3
53,6
State Point #9
39.8
State Point # 14
43,8
State Point #6
19,4
State Point #6
YlvoL ,H S :
0,800 1-1
Vo,Hs:
197,2 111?1111
'1/ 5 HS:
157,8 1111 31111
'l'lvoL ,LS:
0,800 1-1
Vo,Ls :
101,6 111?11 11
VsLs:
81,3 1m 31h1
Vs,Hs an d Vs,LS oan be seleoted as i nputs in the c:y ole speoifioation window
lr emJ)erature increase IKJ
Ptos Ciclo
..:J
AlwATER: 20.00 [K]
~
ToL,OUT;
54,2 1ºCJ
"WATER:
0,9227 [ni3Jh] ÓosH : 21,275 (kW]
Te : 35,0 [ºC)
~ater in th e d esu pe rheating heat ex ohanger oan only be heated to d isoharge te mperature ToL.O UT.
Oc in th e main dia gram window inoludes both the h eat load for desuperheati ng a nd con de nsi ng of the refrigerant
[TI] - CALC Gl,LS :
HS :
1Unus eful SH [KJ
LS:
1Unus eful SH [KJ
S tate Points
..:J
..:J
~
~
ÓsL, HS:
906 [W)
T OUT,HS :
-4,0 [ºC)
AT SH,S L,HS:
ÓsL,LS :
236 [W)
T OUT,LS:
-28,5 [ºC)
AT SH,SL ,LS: 1.5 [K)
i1
COP' Hs:
1,0 [K1
COP 'L s:
76
1
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Iables
~Jot
~indows
!jelp
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXIV)
VELOCITY
PIPE DIAMETER
Conditio11 co11espo11ds to
-
TEMPERA TURE
PRESSURE
ENTHALPY
DENSITY
['C)
[kPa]
[kJ 'k g)
[kg;n 3 J
52,5
1616,0
253,7
75,4
54,2
1616,0
255,7
74.5
4
54.2
1608,0
255,9
74.0
5
33,6
1608,0
102.6
962.4
6
33,6
1608,0
102.6
962.4
STATE POINT
2
i5' X
ADDITIONAL INFORMA TION
T2,1s: 45,8 [º C[
s : 157,8 (11
T2,w: 55,8 [º C[
s : 81,3 (ni
T1s,1s : 51,0 ['C[
T1 s,w : 69,1 [º C[
11
11,6
1608.0
69,9
1059,9
Pressure r atio (p 2 I p 1 ) : 3,748
15
63,0
1616.0
265.7
70.3
Pressurn r atio (p 15 J1) 14 ) : 9,8-1-1
7
-10,4
434.1
102,6
8
-5,0
434.1
217.6
21.4
9
-4,0
431.1
218,5
21.1
-4,0
431.1
218,5
21.1
10
-10,4
434.1
102.6
12
-35.5
165.6
69.9
13
-30.0
165.6
202.7
8,5
14
-28.5
164.2
204.0
8,3
COP :
…
pecificationwindow
□ SH :
COP\ s:
21,275 [kW)
COP' Ls:
77
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor funciona con R12 entre las
temperaturas de saturación de -20ºC en el evaporador y 41,64ºC en el condensador.
Calcular la capacidad de refrigeración, el coeficiente de operación (COP) y el
cociente entre la potencia consumida por el compresor en hp y la capacidad de
refrigeración en ton si el flujo másico de refrigerantes es de 0,6 kg/s.
Calcular el calor desprendido en el condensador y
la T a la salida del compresor
78
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Un ciclo ideal de refrigeración por compresión del problema anterior experimenta los
siguientes cambios:
–El refrigerante a la salida del evaporador está recalentado hasta -10ºC
–El refrigerante a la salida del condensador está subenfriado hasta 40ºC
–El compresor tiene un rendimiento adiabático del 80%
Calcular la capacidad de refrigeración real y el COP
Calcular el calor desprendido en el condensador y
la T a la salida del compresor
79
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Un ciclo de dos etapas de refrigeración sustituye al ciclo del problema 1. Calcular la
capacidad de refrigeración y el COP y comparar los resultados con los del problema
1. Utilizar un caudal másico en el ciclo de baja de de 0,6 kg/s
Calcular el calor desprendido en el condensador y
la T a la salida del compresor
80
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Se desea producir una potencia frigorífica de 20 kW en un ciclo de refrigeración por
compresión simple donde se utiliza un gas R-22. La temperatura de saturación a la
que está evacuando el condensador calor son 40ºC. La temperatura de saturación a
la que está absorbiendo calor el evaporador son -20ºC. Si la potencia aplicada al
.
compresor
es de 9 kW, determinar el COP del ciclo y el rendimiento del compresor
R22 (cHClf,)
""
81
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Se desea producir una potencia frigorífica de 3 kW en un ciclo de refrigeración por
compresión simple con refrigerante R-22. La temperatura a la que está evacuando el
condensador calor son 40ºC. La temperatura a la que está absorbiendo calor el
evaporador son -10ºC. Determinar:
a) Identificar todos los puntos significativos sobre el diagrama p-h
b) Potencia eléctrica del compresor si tiene un rendimiento del 70%.
c) COP del ciclo de refrigeración.
Pto.
Temp.
(ºC)
Presión
(bar)
Entalpía
(kJ/kg)
1
2S
3
4
82
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXIV)
Ciclo Transcrítico (CO2) (I)
Con refrigerantes con Tcrit↓
(CO2 31ºC)
.....,..
Si la Text es elevada, no es
posible condensar
!
«1.00
L,..
l
Se enfría el gas a p cte (↑)
El líquido aparece en la etapa
de expansión
-m~•m•m• * •*m~••••~-••••-•
.._.,..,
Tiene bajo rendimiento
Para evitar altas temperaturas de descarga en la compresión se debe
realizar un ciclo de dos etapas o en cascada
83
~
- - - -~
I
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXIV)
f ile J;dit $earch Qptions _( ) lculate Iables e 1ots Y','indows !::!e lp
CYCLE ANAL
TRANSCRITICAL ONE-STAGE CYCLE
CicloCoolPack
Transcrítico
(COYSIS:
2)AS(I)
> DX-EVAPORATOR, CO
REFRIGERANT
2
LOG[p),h-DIAGRAM
Con refrigerantes con Tcrit↓
~ Sove input
(COLood
1,: 35,0l'C] e
2 31ºC)
input
~ Col cu Iole
<lsGHX : 0,000 [kW]
? Helpes elevada,
Si la Text
no es
~Print
posible condensar
51-
e...················..
o r~--~--~~~"J
T4 = 35ºC
~
<loc : 15,762 [kW]
Po!,rr
•
&
T2 = 118,3ºC
•■■■■■■ ■■ ■■■■
•
•••
= 10 MPa
; p.............
~
= 7.377 MPe = 73.77 bar = 7377 kPe
WNIOWS
Se enfría
el gas a p cte (↑)
C::V~l"~P"~
J
Tcrit = 30,98ºC
Sta.te Points
El líquido
aparece en la etapa
Auxilio:ry
de expansión
OTIIER VERSIONS
Tiene·wo-sta.g
bajoe co
rendimiento
m
QE : 10,000 [kW]
o
W:
5,894 [kW]
:···········
T = -10ºC :
E
■ Lll ■■■■ • ■ -- ■ L ■
X6 : 0,44 [kg/kg]
[' CJ
Para evitar altas temperaturas de descarga en laTT8 : -5,0
compresión
se debe
0,0['CJ
T 0,0 ['CJ
realizar un ciclo de dos etapas o en cascada
1:
1 :
® 1999-2001
Departrnent of
Uechanical~
··-
Tec.tuucóil Un1versrty
V er.;ion 1.46
TOO L C.7
REFRIGERANT: R744 ( CO2 I
COP: 1,697
COP' : 1,774
'lc:ARNOT :
0,303
84
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
f ile !;d it ~ea rch Qptions l:alc ulate Iables Elots l{>lindows !::!e lp
1 CYCLE
SPECIFICA TlON
EVAPORATOR
1
SUCTION GAS HEAT EXCHANGER (SGHX)
~ .............
TE = -10ºC
SUCTION UNE PRESSURE LOSS
~
........... .J
1
...I_"_
º _'G-HX
---~- ~-·3_º _ ____.I I...
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXIV)
AT s H [K]:
_All_,_, _1KJ_ ,_~_.2_ _ _ _ _ _ __.
GAS COOLER (GCI
1Pre ssure IMPa] :
~
[!§J
= 35ºC
Oullettemperature (T4 1 [°CJ :; T4.......
Ciclo Transcrítico (CO2) (I)
For C0 2 th e crtical pressure (PCRIT ) is 7.377 MPa = 73.77 ba r = 7377 kPa, and th e
crt ical temperature Clc RIT ) is 30.98 'C .
CYCLE CAPACITY
Con refrigerantes
con T ↓
111 : 0,0654 [kg/s]
6t
~ (!§]
QE : 10,000 [kW] critQGC: 15,762 (kW]
T
=
35ºC
31ºC)
(CO
2
COMPRES SOR PERFORMANCE
1Coo ling ca pac i1y
lkW]
'
V s:
T2 = 118,3ºC
4
:···············:
η
= 0,7
~ @:¿]
W: 5,894
es
elevada,
no
;. ...............
. es
Si la Text
COMPRESSOR
HEAT LOSS condensar
posible
1lsent ropic e11 iciency 1111 (-]
isocomp
p = 10 MPa
[kW]
:T2 = 118,3ºC :
1Hea1 Io n factor fG 1%]
Se enfría el gas a p cte (↑)
SUCTION UNE HEATING
Ctoss: 0,589 [kW]
•■■■■■■■■■■■■■ :
El líquido aparece en la etapa
de expansión
T OUT:
3
3,645 [m /h]
Tcrit = 30,98ºC
0,0 [ºC]
AT SH ,SL: 5,0 (K]
TE = -10ºC
Tiene bajo
rendimiento
~Print
? Help
G1. . H.q_~-~...J
Auxilia.ry
COP = 1,774
State P□ int
Para evitar altas temperaturas de descarga en la compresión se debe
realizar un ciclo de dos etapas o en cascada
® 1999 -2001
~
~ t of
JEngneering
·-
Tecluücal Uruversrty
V er.;ion 1.46
REFRIGERANT: R744 ( C02 I
TOO L C.7
COP" : 1,774
COP: 1,697
'llcARNOT :
0,303
85
~
- - - -~
I
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXV)
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~ fi le !;dit ~earch Qptions l:a lculate Iables Elots l{>lindows !::!elp
CoolPack
[TI] Calculate
CYCLE ANAL YSIS : ONE-STAGE CYCLE
> DX EVAPORATOR
LOG(p),h-DIAGRAM
1••• ■■■■ • • • • • •..
~ Save input
•• ■■ ■■■■ ■■ ••••
@) Load input
?
Help
.R134a .
..............
T = 62,6ºC
- -·• .....---------------+·-·..__._
.._._...__._... .
QSGHX : 0 [kW]
T4 = 38ºC
Qc : 13,29 [kW]
Te : 40 ,0 [°C]
T3
~Print
1¡(;yc:le
1
:
62,6 [ºC]
§peco,J
State Points (
Auxilia.ry
111 : 0,06995 [kg/s]
QE: 10 [kW]
o
:············:
= -10ºC
...T . .........
E
X6 : 0,32 [kg/kg]
T 7 : -5,0 [°C]
T8 : -4,0 [°C]
T1 : -4,0 [°C]
® 1999 - 2001
Department of
"""""""''º'°"""""'
Technical UniYersity
V enion 1.46
TOO L C.1
REFRIGERANT : R134a
COP = 2,832
COP: 2,813
•
■■■■ ■■■■■■ ■■■■
•
'lcARNOT :
0,538
86
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXV)
Eile J;clit ;;ea rch Qptions !;;alculate Iables _eJots lt,'incl¡>'"" ··I.W"" ···················~
Two Stage Cicle ,--------,
CYCLE ANALYSIS : TRANSCRITICA~ . ........................ .... )
> DX-EVAPORATOR, ca, AS REFRIGERANT, TWO-STAGE COMPRES SOR, NO INTERMEDIATE LOAD
LOG(p),h -DIAGRAM
0
_________________
.. ................
...................
=-··········i
............
T = 35ºC O O
6
• p = 10 MPa
............... ·
<loe: 14,27 [kW]
QSGHX : 0,00 [kW]
?
r············]
T2 = 102,3ºC
T, , 35,0 [°C]
Help
Pc.firr = 7 .377 M Pa = 73.77 bar = 7377 t Pa
8Print
To.~ = 30 .98 'C
Sl llM)W;IWI
-
s
[G_yc:lg ~pi,c:J
•
l 2 : 67,6 [ºC]
Stole Point
Auxiliory
OTHER VERSIONS
1ne-sto.ge com
T = -10ºC
·=············:
........... ·
E
<le: 10,00 [kW]
•
oo
X 1 : 0,44 [kglkg]
® 1999 - 2001
l a : -5,0 [°C]
T9 : -5,0 [°C]
T 1 : -4,0 [°C]
Oep.ilnment of
MechallicalEn¡Ji)eering
TechRic:,¡I LJ Ri verstty
º'°"""""'
V ersion 1 .46
TOO L C.11
~
REFRIGERANT: R744 ( CO2 )
r:::::::::::J
-
COP = 1,786
COP: 1,767
1
87
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T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
2.- Refrigeración por Compresión (XXXXV)
Eile J;clit ;;ea rch Qptions !;;alculate Iables _e1ots lt,'inclows !::!elp
CYCLE ANALYSIS : COMBINA TION OF ONE-STAGE CYCLES
Two Stage Cicle
T, . ... •. ;¡.¡[l,,lif'°,¡•
___ _____________
_
·············-= •
= 38ºC
-sT ......
: ...
'iil/ •
4
0,-5.HT: 0 ,00 (k W]
?
'px EVAPORATORS
U,
.__
T = 61,8ºC
Clc.KT : 45,4 [kW)
mHT
Help
8Print
Sl llM)W;IWI
-
s
¡G_yc:l"~P""C:
~
■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■
':
■■■■■■■■■■■■■■•
R134a
X..HT: 0,30 (kglkg ]
T E,HT : -5,0 F C]
.:
'
"I_T : 0,05759 lkol• l
OE,LT : 15,0 [kW)
:
Tc .Lr : -5,0 FCI
Ó.E,HT : 35,7 [kW')
e
FCJ
0,2433 [k!)/s)
Óc.LT 15,7 [kW]
Sta.te Points
Auxiliory
T C,HT : 4010
R744
..
■■■■■■■■■■■■■■•
................
T = -10ºC
T 1. HT: 0 ,8
FCJ
i.............:
E
0,03 (kglkg]
Ta,LT : -1,0
® 1999- 2001
T 1. LT : -1,0
Oep.;inment of
FCJ
FCJ
Mecharucal~
Technic:.IIUni'J erstty
º'°"""""'
REFRIGERANTHT: R134a
COPHT : 3,327
COP"Hr: 3,325
'lcARNOT,HT : 0 ,56
TOOL C.1 0
REFRIGERANJcr: R744
COPLr: 29,378
COP"LT : 29,865
'llcARNOT,LT : 0 ,57
V ersion 1 .46
88
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Bibliografía del Tema
E. Torrella
La Producción de Frío
Ejercicios de Producción de Frío
■
LA PRODUCCIÓ '
Frío Industrial
P. C. Koelet
Fundamentos de Refrigeración
Ed: ATECYR
J.M Pinazo; Cálculos
en Instalaciones Frigoríficas
S. Aroca, A. Mayoral,
Tecnología Frigorífica
89
T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión
Bibliografía del Tema
ASHRAE HANDBOOKS (CD`s)
Fundamentals; Cap 1
Refrigeration; Cap 41
Climatización con Gas Natural
Sistemas de Absorción y Compresión
Gas Natural
Revistas nacionales:
• El Instalador
• Montajes e Instalaciones
'1ii"
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