Problemas Resueltos de Ciclos de Refrigeración

Determinar el porcentaje de gas de vaporización súbita correspondiente al refrigerante
R-22, para el ciclo ideal por compresión de vapor. Al dispositivo de control de flujo
entra líquido saturado a 100°F, Y la temperatura de evaporización es de 20°F. Así
mismo ¿Cuál es el flujo másico del refrigerante R-22 correspondiente al sistema del
ciclo ideal, que opera a las temperaturas de evaporación y condensación de 20°F Y 100
°F respectivamente, si el sistema tiene una capacidad de refrigeración de 20 toneladas
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2.
Un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, el cual utiliza refrigerante R-502, opera
a las temperaturas de evaporación y condensación de 4°F y 100°F respectivamente. El
refrigerante sale del evaporador como un vapor saturado. Determinar:
a)
b)
e)
d)
e)
f)
g)
h)
El efecto de refrigeración en Btu/Lb.
El flujo másico en Lb/min.
El calor de compresión en Btu/Lb.
El calor de rechazo en Btu/Lb.
Potencia teórico del compresor en hp/t.
Desplazamiento teórico del compresor en fe /min.
Porcentaje del gas de vaporización súbita.
Coeficiente de rendimiento.
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3.
Determinar los valores enumerados en el problema 2, para un ciclo ideal de refrigeración que
utiliza el refrigerante R -717 Y opera a las temperaturas de evaporación y condensación de 10°F Y
96°F respectivamente.
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4.
Hallar los valores enumerados en el problema 2, para un ciclo ideal de refrigeración que utiliza
refrigerante R-12 y opera a las temperaturas de evaporación y condensación de 30°F y 120°F
respectivamente.
a)
b)
e)
d)
e)
f)
g)
h)
El efecto de refrigeración en Btu/Lb.
El flujo másico en Lb/min,
El calor de compresión en Btu/Lb.
El calor de rechazo en Btu/Lb.
Potencia teórico del compresor en hp/t.
Desplazamiento teórico del compresor en fe Imin.
Porcentaje del gas de vaporización súbita.
Coeficiente de rendimiento.
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S.
Una unidad de refrigeración opera con una capacidad de enfriamiento de 34 toneladas de
refrigeración. El compresor utiliza 40 KW de potencia para comprimir el gas. ¿Cuál es el calor
de rechazo en el condensador, expresado en Btu/min?, ¿Cuál es el coeficiente de rendimiento de
la unidad?
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6.
Determinar el coeficiente de rendimiento de un sistema de ciclo ideal que utiliza refrigerante R12, con las siguientes condiciones:
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Evaporación
Temperatura de
Condensación
Coeficiente de
Rendimiento
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7.
Un ciclo ideal de que utiliza refrigerante R-502, opera a las temperaturas de evaporación y
condensación de 4 °F Y 100°F respectivamente. El refrigerante sale del evaporador con 20°F de
sobrecalentamiento. Determinar el efecto de refrigeración, flujo másico, calor de compresión,
calor de rechazo, potencia teórica del compresor, desplazamiento teórico del compresor y
coeficiente de rendimiento. Elaborar una tabla para comparar los resultados en el problema 2, y
explicar significado en términos de la utilización de la energía.
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8. Para el mismo ciclo de refrigeración y las condensaciones indicadas en el problema 7, excepto
que el refrigerante sale del condensador con 15°F de subenfriamiento, hallar las magnitudes
pedidas en el problema anterior (prob. 7). Elaborar una tabla para comparar los resultados y
explicar su significado en términos de utilización de la energía.
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COMPRESORES
1)
Un sistema de refrigeración que utiliza refrigerante R-717, opera a las temperaturas de evaporacron y
condensación de 20°F y 110°F, respectivamente .¿Cuales la relación de compresión del compresor?
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2) Un compresor tiene un desplazamiento de 85.7 PCM. Tiene una capacidad de 216,000 Btu/h, cuando maneja
refrigerante R-12 en condiciones de succión y descarga saturados, a 40°F y 110°F, respectivamente. ¿Cual es
a eficiencia volumétrica del compresor?
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Un sistema d refrigeración que utiliza refrigerante R-12 opera a una temperatura de evaporación de 10°F, Y
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una temperatura de condensación de 100°F .La capacidad requerida del sistema es de 18 toneladas. Si se
supone que se utiliza un compresor del tipo cuya eficiencia volumétrica se muestra en la figura 5.17,
determinar el desplazamiento requerido del compresor. Suponer que el gas de succión se sobrecalienta a
65°F.
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4)
Determinar el desplazamiento de un compresor de dos cilindros cuyo diámetro interior es de 205 pulg., y su
carrera de 205 pulg. , que opera a 3,500 rprn.
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Seleccionar un compresor del tipo cuyas características se muestran en la tabla 5.1 para una capacidad de
220,000 Btu/h, utilizando refrigerante R-12.Lastemperaturas saturadas de succión y descarga son de 25°F y
105°F, respectivamente. Latemperatura real del gas de succión es de 50°F. Elsub enfriamiento del líquido es
de 10°F.
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Tabla 5.2 factores de corrección de la capacidad
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6) Seleccionar un compresor del tipo cuyas características se muestra en la tabla 5.1 para un capacidad de 21.0
toneladas de refrigeración, utilizando refrigerante R-12. las temperaturas de succión y descarga saturadas
son de 35°F y 125°F, respectivamente. la temperatura real del gas de succión es de 65°F.EIsub enfriamiento
del liquido es de 20°F.
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Tabla 5_3 Factores de corrección de la capacidad
de! compresor, correspondientes al subenfriamíento
Dei iíq uoo, para el re-~;ge(anle R-' 2.
Tabla 5.2 Factores de corrección de la capacidad
del compresor. cerrespcndíentss a.a temperatura del
gas de retoma (succión). para ei refrigo ~tnt(€!R-12
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7)
Un sistema de refrigeración que utiliza refrigerante R-22 opera a una temperatura de evaporación de 24°F, y
a una temperatura de condensación de l04°F_ La capacidad requerida del sistema es de 45 toneladas. El
compresor tiene una eficiencia volumétrica de 78 por ciento. Determinar el desplazamiento requerido del
compresor. Suponer condiciones ideales, excepto que el gas de succión se caliente a 60°F_
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8)
Un compresor R-717 con un desplazamiento de 173 PCM opera en un sistema a temperatura de evaporación
y condensación de 20°F y 100°F .La eficiencia volumétrica del compresor es de 72 por ciento .EI gas de
succión entre el compresor con 30°F de sobrecalentamiento. Determinar la capacidad de refrigeración en
toneladas y Kw y la potencia del compresor en Kw.
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frigorífica. Se dispone de un material aislante cuya conductividad térmica es de 0.30 Btu/hr-ple''F, por pulg.
¿Cuántas pulgadas de espesor deberás tener el aislamiento?
2)
Un enfriador EDenfría el agua de 58 a 42°F .EI refrigerante se evapora a 30°F.Hallar la DTME y compararla con la
DT promedio, aritmética.
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3)
Un serpentín de agua fría, en el cual el agua entra a 44°F y sale a 52°F, enfría el aire de 78 a 56°F. Hallar la DTME
tanto para la disposición contra flujo como para el flujo paralelo.
Contraflujo
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4)
Seleccionar en la tabla 6.3 un enfriador integral para enfriar 25 GPM de agua de 56 a 42°F .La temperatura
aire ambiente es de 95°F. ¿Cuál es el coeficiente de rendimiento (CDR)y REEpara estas condiciones?
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Si en la unidad del problema
4 la temperatura del aire ambiente es de 105°F, ¿Cuál será el aumento en el
costo de operación después de 2,000 horas a plena carga, si el costo de la energía eléctrica es de $0.10 por
kilowatt hora? ¿Cuál es el CDRy el REEcon la nueva condición?
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6)
Un enfriador de salmuera tiene118 pie2 de superficie de transferencia de calor y un coeficiente de transferencia
total de calor de 208 Btujhr-pie2-oF, cuando enfría la salmuera de 24 a 6°F, con el refrigerante a -10°F. ¿Cuál es
la capacidad de enfriamiento en toneladas de refrigeración?
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Figura 6.2. Periil de las temperaturas
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Hallar la resistencia térmica total y el coeficiente total de transferencia de calor para un enfriador inundado con
las condiciones siguientes:
Conductancia de la película de refrigerante, C.=310 Btu/hr-píe" °F.
Resistencia de la pared del tubo, Rw=0.00035 hr-pies2-oF/Btu
Conductancia de la película de agua, C1= 1300 Btu/hr-pief-"}
La relación entre el área de superficie exterior e interior es de 3.6 a 1.0
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TRABAJO PRÁCTICO
REFRIGERACION
PROBLEMAS
PRESENTADO POR
UNIVERSID "JOSE CARLOS MARlATEGUI"
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
MOQUEGUA, DICIEMBRE DEL 2009
PROFESOR
Ing Celso Sanga Quiroz
ALUMNO
Cesar Gaspar Baltazar