- 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 q0 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 AYl!dó x[ 1 j ~ e_áginaprincipal fm Fuerite~(;l) iii im primir • ~ Página • O He t:ra mientas • 8 Ay,Jda • - -'$ Mes~no;¡er ~ DTU Home I News I Slaff I Studies I Research I Publications I Links IContact I Software l lntemal pages 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 tfelp 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 on CD-rom yo u ca n fintl the do cum e ntati on (in MS-Wo11197 a nti Acro bat Rea tl e r fo m mt) in th e fo ltle 1 "Doc nm e nts" 011 th e CD-10111. Th e tlocum e nta ti on can a lso be downl o,, de d from our home 11 age 011 (www.et.dtu .dk/Coo lP,, ck). The Coo lP ack 11109ra m is f1 ee.wa 1e. lt may be distrihute d free ly - but we kin,lly ask a ll new use 1s To reg isTe r by se ndin g usa n e-ma il (Co olPa [email protected].,lk). This w ill a lso rna ke it possible fo r us To se ntl om newslette 1s a nd inform abo ut progmm 11 pdates. lf yo u lmve co mments a bom Th e 111 09mm. fintl bugs 0 1 have id eils a bout imp1 ovi11 9 th e motl e lslcreate new motle ls we wou ltl il ppreciaTe if yo u wo ultl se nd usa n e-mail (Coo [email protected]. dk) 01 a fa x (+45 45 935 215) The Danis h E11 e19y Agency (www.e ns .d k) fü m nces the tleve lop me nt of Coo lP ack. DISCLAIMER: We ha,,.e done our best to make lhe programs in CoolPack as robust, error free , rele,,.anl andas easy to use as possible. However , we can no! guarantee that errors in the programs do not ex ist - neilher can we preven! !he programs from being used in ways thal l"/ere not inlended or used for calculations beyond !he limilalions of the underlying simulation models. We can therefore not accept any legal responsibilities for consequences arising from the use of resul ts ca lcu lated with CoolPack . The user is advised to eva luate the results lhoroughly before they are used . itl 1998 - 21))) Department of Energy Eng inee ring Technical University of Denmark Ni ls Koppe ls Alié Bui lding 402 DK-2800 Kgs. Lyngby DENMARK Phone · Fax E-mai l· Web +45 45 254 129 or +45 45 254 113 +45 45 935 215 CoolPack@etdtudk www.et.du.dk/CoolPa ck 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 Copyright© 2000 Dept ofEnergy Eiigineering. DTU Refrigeration utilities Refrigerante Refhgeration utilities Refrigeratio n utilities Refrigeration uti Copyright© 200 0 Copyright© 2000 Dept ofEnergy Engineering. DTU Dept. ofEnergy Eiigineering. DTU Refrigeration utilities Refrigeration utiliti.es Refrigeration utilities Copyright@ 200 0 Copyright@ 200 0 Copyright © 2( Copyright© 2000 Copyright © 2000 Copyright© 2000 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 Copyright© 2000 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 Copyright © 2( Copyright© 2000 Copyright© 200 0 Copyright © 2000 Copyright© 2000 Copyright© 200 0 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 Copyright© 2000 Dept ofEnergy Eng¡neering. DTU * * Copyright© 2[ 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 - "="""""' ~ =\l'E,:¡,;,¡~ ~'s:::?'l==-r- :f:. 50,00 f~=~:':~~:-':~,:~·:=-: .:-é-:~::':;_= " ~:~•TA==='·~··=··~·~· "'~ '='•'~ " ~~= •l._ _ _ _ _ _ _ _ ~.oo ~;g:~~~~J;!;.:!!~..11:~1~l1 Valores del ciclo ;¡:¡;.:'l!.¡~:;:.;'i;$;,í;,4 30,00 + 20,00 + +- O' X O,(ID&l 7f ~~o o,1)15 +- o,l)W opio 10,00 :¡: >,W ¡6,00 5,00 ~ 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 l:'uf_:L;JJ:¡'J_JL,U.flWd lf_:_~ '"J{._JDJ-.:j:2LjLl_¡dc:zf:::í2¡::_L.LjkJ±J:::::ttj::::JZJJ D,60 0,80 1,60 140 160 180 200 220 260 m ~ 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 - B X ~indow t!elp "f:~C::~:C~~,C:C, ,:,C':"',:'-?-:"'::'=:...""""''.:."'í''==.c, <•,c••c,••,c•,c<S,,c>c, •<.c.•i,,~:C'1·_ _ _ _ _ _ _ _T,;c:-i7'r:.,.,.,s,é::":::,,---;7~ "'-,D'e'1~ -:0S,c=--.,.iJil's-:=¡=--r 50,00 ~.oo ~;g:~~~~1;!':.:!!~~11:~1~l1 30,00 + 20,00 10,00 :¡: 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) ~ EES Distrib utable C:\program fil es (x86)\coolpack\ eescooltools\ pack 1.exe 1. Tool Cl - [Diag ram Windo ... ~ 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 - - - -~ I 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" 3:. __ __el Ir] ;tala ,,., 90 T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión http://www.calculaconatecyr.com/index.php . ' "'°""'- C1lent11dore.s. aire 1condlcloni1do.•• Tldtlf1.llH • FA09.11KnlCH Forrnec:IOnAiKYf Pu:illc:KIOnn PatJOCNdcns • At•ndOfl I Soclot .. GENERA3D Saunier Dvval SHpr•.1t111Mlo 91 T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión http://www.calculaconatecyr.com/index.php "-- -------.,........,.._,____ ___ ~ <- e ... . a, , FAOstKnlca! FonnadonAlac'¡f Ttf.nrialH • 1 1 • CLIMA "'°""'- Atenct'.11'1 ■ Socio! 1 J 92 T.2.1.1.- Ciclos de Refrigeración por Compresión ... +--¾ e a> http://www.calculaconatecyr.com/index.php . Prog,amu • FA09.11KnlCH TUSM1151e1- • Forrnec:IOnAiKYf Pu:illc:KIOnn ' "'°""'- ji"'~ At•ndOfl I Soclot PatJOCNdcns • Clima _,,, ..,,. :~ Oucro Ac.cHOl"lol Enw¡y,t c..,., [&<."I 1 1 •~1,ww11 .. GENERA3D CLIMA .JE 1 93 x O Renedo Esteba r f- e CD [j Calcula con Ate, x www.calcu laconatecyr.com/ tutoriales-bpfrio.php uc Ll Otros marcadoCompresión res T.2.1.1.- Ciclos deuc Refrigeración por ::: Aplicacio nes UC PDI DIEE UC » Frío «, FRl0 11m Instalación Refrigerantes a ,.....,,, •:,.,e1 ~.....,_oo,ipq:1..-..p,o.,io==:....,.,,. ......,,..,.. ,, os_,,:aetn,_., ,.._,_,,.., ,_.,. - •~1-...00,_...,..,_., ._,__.,,,.,..,...,e,.,. •. - .. ,au r«< · •-•oot(ft co c....,.., . «,11 - 0,_..,.........,,,.,.d..,_,_.,.,o ,.. o=,._,..-.d•,.. Balance Térmico Ciclos o-,,__,..,. 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