LT Refrigeración Quille

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD ACULTAD DE INGENIERÍA INGE NIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA PRÁCTICA # 5 CICLO DE REFRIGERACIÓN

DATOS GENERALES Período: 2016-B Grupo de laboratoro: GR#4 No!bre: Quille Torres Bryan Patricio Fe"a de real$a"%&: 17/01/2017

DATOS 'EDIDOS 1.- Presiones y temperaturas meias en el e!uipo e re"rieraci$n

DATOS

(b"a"%&

N) *

P1 %psi&

'ntraa ()l(ula e estranulamiento

126*+

11+*4+ 116*1,

P2 %psi&

alia el e(aporaor

4*7

4*,2

+1*+0

P %psi&

'ntraa el compresor

4*1,

4,*1

+0*6,

P4 %psi&

alia el compresor

Psucc %psi&


+0

4,

+6

Pesc %psi&


10

12+

1+

Pep %psi&

'ntraa e ()l(ulas solenoies

12+

120

10

T1 %&

'ntraa ()l(ula e estranulamiento

*4

0*7+

0*1

T2 %&


1

1

14

T %&

'ntraa el compresor

12

12

1

T4 %&


42

,*+



T+ %&

alia el conensaor

4*47

1*44

1*04

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N) +

N) ,

1+*77 12+*1 127*64

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA INFOR'E

*- E& e.upo/ de are a"o&d"o&ado 0 re1r2era"%&3 e4/te& d/t&to/ alore/ para e4pre/ar la e1"e&"a- Co&/ulte el /2&1"ado 1í/"o de lo/ /2ue&te/ í&d"e/ 0 e4pl.ue la d1ere&"a e&tre ello/: 3'scria como se calculan y !ue uniaes tienen5 6+ pto/7 8&d"e De/"rp"%& F%r!ula (&dade/ on un (alor inica !ue COP Q L imension = COP oe""icient o" tan e"iciente es un ciclo e per"ormance

SCOP easonal oe""icient o" per"ormance

EER 'nery Ratin

'""ciency

SEER easonal enery e""iciency ratio

re"rieraci$n. 8nica el esempe9o e un ciclo e re"rieraci$n en un perioo e tiempo eterminao. 's una meia e la e"iciencia ener:tica instant)nea e un sistema e re"rieraci$n. 's una meia e esempe9o estacional para un e!uipo e en"riamiento.

W

imension al o 

-

EER =

al o 

Q´ L W elect

Btu W ∗h

EER =3.1412 C SEER =

Q L, total W elect ∗t

+- De1&r e& /u/ palabra/: 3resumio* m)imo os l;neas por e"inici$n5

Btu W ∗h

6* pto7

a. 'ner;a< e puee consierar a la ener;a en istintos conceptos* como la capacia e reali=ar un traa>o o a la ener;a como un recurso natural. . 'er;a< 's el m)imo traa>o ?til !ue se puee otener e un sistema !ue se encuentra en un estao y amientes espec;"icos. c. ner;a< 's la porci$n e ener;a no ?til !ue se isipa en el amiente o en otras "ormas e ener;a.

,- Co&/ulte la 1%r!ula para "al"ular la de/tru""%& de e4e2ía e& u& &ter"a!bador de "alor .

6+ pto/7

X Destruida=T o S gen ≥ 0 @$ne< A@estruia< @estrucci$n e eer;a To< Temperatura amiente

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA en< 'ntrop;a eneraa por istintos meios.

9- (&a /e2& "orre/po&da 3'n el par:ntesis escria a* * c o 5 15 alor 6b7 25 alor atente

6d7

5 alor ensile

6a7

5 alor 'spec;"ico

6"7

6+ pto/7

a5 'ner;a !ue enera una (ariaci$n en la temperatura e una sustancia* sin camiar su estao 5 Corma e ener;a !ue se trans"iere entre os sistemas eio a una i"erencia e temperaturas. c5 'ner;a necesaria para ele(ar un rao la temperatura e una unia e masa e una sustancia 5 'ner;a necesaria para !ue camie e estao una sustancia.

5- I&d.ue / la/ /2ue&te/ e4pre/o&e/ /o& ;erdadera/ 6;7 o Fal/a/ 6F7 6 ; 7 'l calor latente e "usi$n es i"erente al calor latente e (apori=aci$n.

6+ pto/7

6 F 7 'l calor espec;"ico es el mismo para el aua tanto en estao l;!uio* s$lio y aseoso

6 F 7 'l calor espec;"ico es el mismo para un proceso a presi$n constante !ue a (olumen constante

6 ; 7 'l calor espec;"ico (ar;a con la temperatura 6 F 7 a relaci$n e calores espec;"icos D* es iual a (/p 6 F 7 os re"rierantes R-22 y R-14 son a=eotr$picos 6 ; 7 'l EP para un re"rieraor puee ser mayor !ue 1 6 ; 7 Fna oma e calor tiene los mismos elementos )sicos !ue un aire aconicionao

<- Co!plete la/ /2ue&te/ a1r!a"o&e/

6+ pto/7

'l sorecalentamiento se mie a la entraa el ="o!pre/or= 'l suen"riamiento se mie a la salia el ="o&de&/ador= a umea el aire amiente se conensa en el =eaporador= e enomina a lie o esli=amiento 3e un re"rierante5 a la i"erencia e temperaturas entre =el pu&to de ro"ío 0 pu&to de burbu>a=

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA Fn re"rierante a=eotr$pico es a!uel cuya temperatura permanece constante urante su =pu&to de ebull"%&=

7. Para lo/ dato/ to!ado/ del Are A"o&d"o&ado tabule lo/ /2ue&te/ dato/:

Pu&to de A&?l//

P!edda @p/2

Pab/ @BPa

T/atPab/ @)C

T!edda @)C

1 2  4 +

11+*4+ 4*,2 4,*1 12+*1

,6,*16 41+*7, 40*+0 40*2+

4*20 10*0 *+, 7*10

0*7+ 1 12 ,*+0 1*44

6+ pto/7 E/tado 3(apor* me=cla* li!uio5

;!uio Hapor Hapor Hapor ;!uio

- Real"e u& da2ra!a T/ e/.ue!?t"o para el ""lo real de re1r2era"%& do&de /e apre"e& la/ lí&ea/ de pre/%& P*3 P+3 P,3 P93 0 la/ te!peratura/ re2/trada/ dura&te la pr?"t"a- 3Io es necesario !ue este a escala5 3Puee ser a mano y puesto como "oto o escaneao5 6+ pto/7

Ci. 1< @iarama T-s para el ciclo real e re"rieraci$n con atos otenios en el aoratorio e Termoin)mica.

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- Real"e u& e>e!plo de "?l"ulo para el ""lo real "o& lo/ dato/ to!ado/ del are a"o&d"o&ado- 3Traa>e ?nicamente con la seuna toma e atos5 6+ pto/7 Iotas< 15 i los (alores no se otienen e un c)lculo* como es el caso e las entalp;as o entrop;as* ini!ue a partir e !u: coniciones 3atos e T* P o asunciones como< epansi$n isoent)lpica* por tanto +J45 se otu(ieron 25 Recuere !ue los (alores e entalp;a y entrop;a son re"erenciales y i"ieren e un autor a otro* por tanto emplee la misma re"erencia 3tala termoin)mica o iarama5 5 Traa>ar con las presiones P1* P2* P* P4. as presiones e los man$metros anal$icos pueen ser consieraas como re"erenciales. 'ntraa al compresor 3 y s5

¯ ¿

P= Pman + P¿ Pman= Presión manomtrica

¯ ¿ = Presión !aromtrica P¿ P= 48,91 [ "sig ] + 10.5 [ "sig ] =59,41 [ "sia ]

101.325 [ #Pa ] 14.7 [ "si ]

= 409,50 [ #Pa ]

T =T sat $ 409,50 #Pa =9,58 [ % C ] T medida=12 [ % C ] ∴ &a"or so!recalentado,uso ta!la ' 13, Cengele inter"olo "ara encontrar la ental

Presi$n Temp. 35 10 12 20 10 2 Presi$n Temp. 35

KPa 'ntalp;a 3DL/D5 2+6*+,

0*40 'ntrop;a 3DL/D-M5 0*0+

+5399

3,H

26+*,6 *2, =J1*,6

0*62, 0*02 =J0*006+

KPa 'ntalp;a 3DL/D5

0*+0 'ntrop;a 3DL/D-M5

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA +553H

3**<

2+*0 26*46 4*16 =J7*76

0*240 0*, 0*014 =J0*0267

'ntalp;a 3DL/D5 2+,*44

'ntrop;a 3DL/D-M5 0*70

+53*

3,9<

2++*70 2*74 =J0*26

0*116 0*02+4 =J0*0024

12 1+*71 20 4*2 , Presi$n 3KPa5 0*40 0*40+ 0*+0 0*1 0*00+

h1=258.18

[ ]

s 1=0.9346

[

#+ #g

#+ #g∗ 

]

alia el compresor 3 y s5

¯ ¿


¯ ¿ = Presión !aromtrica P¿ P=125,91 [ "sig ] + 10.5 [ "sig ] =136,41 [ "sia ]

101.325 [ #Pa ] 14.7 [ "si ]

= 940,25 [ #Pa ]

T =T sat $940,25 #Pa= 37,10 [ % C ] T medida=38,5 [ % C ] ∴ &a"or so!recalentado,uso ta!la ' 13, Cengele inter"olo "ara encontrarla en Presi$n Temp. 35 +*+1 ,*+

KPa 'ntalp;a 3DL/D5 26*26

0*0 'ntrop;a 3DL/D-M5 0*16

+H+35,

3+H9

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA 40 4*4 2*

274*17 4*1 =J*27

0*27 0*01+, =J0*010+

Presi$n Temp. 35


1*00 'ntrop;a 3DL/D-M5

,*+ *7 40 0*6 1*+

+H3

3*+9

270* 271*71 0*72 =J1*71

0*1+6 0*17 0*002 =J0*00++

'ntalp;a 3DL/D5 272*+

'ntrop;a 3DL/D-M5 0*274

+H*35+

3+*9

270*00 2*+ =J1*01

0*124 0*01+0 =J0*0060

Presi$n 3KPa5 0*0 0*4 1*00 0*1 0*04

h2=271,52

[ ]

s 2=0.9214

[

#+ #g

#+ #g∗ 

]

alia el conensaor 3 y s5 'l ato a la salia el conensaor es e temperatura y la presi$n es la misma !ue en la entraa e la ()l(ula e epansi$n.

T medida=31,44 [ % C ] P3=868,16 #Pa Para eterminar la entalpia y entrop;a se toma los (alores e " y s" a la temperatura aa* uso tala -11* enel e interpolo<

h3 - h. $ 31,44 % C s 3 - s . $ 31,44% C

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA Temp. 35 0 1*44 2 2 1*44

h3= 95,67

'ntalp;a 3DL/D5 *+,

'ntrop;a 3DL/D-M5 0*47,

53
3,59
6*4, 2* =J2*0

0*+70 0*0041 =J0*0067,

[ ] #+ #g

s 3=0,35467

[

#+ #g∗ 

]

'ntraa epansi$n 3 y s5

¯ ¿


¯ ¿ = Presión !aromtrica P¿ P=115,45 [ "sig ] + 10.5 [ "sig ] =125,95 [ "sia ]

101.325 [ #Pa ] 14.7 [ "si ]

= 868,16 [ #Pa ]

T =T sat $868,16 #Pa= 34,20 [ % C ] T medida=30,75 [ % C ] ∴ L(/uido su!en.riado , uso ta!la ' 11, Cengele inter"olo "ara encontrar la ent a entalpia y entrop;a corresponiente a la entraa epansi$n se etermina con el " y s" a la temperatura aa<

h4 - h . $ 30,75% C s 4 - s . $ 30,75 % C Temp. 35 0 0*7+

'ntalp;a 3DL/D5 *+,

'ntrop;a 3DL/D-M5 0*47,

93
3,5*9+

Página $ de 14

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA 2 2 0*7+

h4 =94,67

6*4, 2* =J1*0

0*+70 0*0041 =J0*00+

[ ] #+ #g

s 4 =0,35142

[

#+ #g∗ 

]

alia 'pansi$n 3 y s5 @urante el paso por la ()l(ula e estranulamiento el proceso es isoent)lpico entonces<

h5= h4 =94,67

[ ] #+ #g

em)s se tiene !ue la presi$n es la misma !ue a la salia el e(aporaor<

P5= 415,78 #Pa Para otener la entrop;a* encontramos la calia usano<

h5= h. $ 415,78 #Pa + 0 h.g $ 415,78#Pa Para lo cual (amos a la tala -12* enel e interpolamos< Presi$n 3DPa5 400 41+*7, 4+0 +0 1+*7,

0 =

0 =

" 3DL/D5 6*4

" 3DL/D5 11*62

s" 3DL/D-M5 0*24761

" 3DL/D-M5 0*672

<539

*3H

3+5+

3
6,*,1 4*,7 =J1*+4

1,,*71 2*1 =J0*2

0*2646+ 0*01704 =J0*00+,

0*6606 0*01,60 =J0*00+,7

h5− h . h .g 94,67 − 65,48 190,70

0 = 0,15

Página % de 14


s 5= s . + 0 s .g s 5=0,25299 + ( 0,15 )∗0,67342 s 5=0,35400

[

#+ #g∗ 

]

alia '(aporaor 3 y s5

¯ ¿


¯ ¿ = Presión !aromtrica P¿ P= 49,82 [ "sig ] + 10.5 [ "sig ] =60,32 [ "sia ]

101.325 [ #Pa ] 14.7 [ "si ]

= 415,78 [ #Pa ]

T =T sat $ 415,78#Pa =10,03 [ % C ] T medida=13 [ % C ] ∴ &a"or so!recalentado, usota!la ' 13, Cengele inter"olo "araencontrar la ental"(aa P Presi$n Temp. 35

KPa 'ntalp;a 3DL/D5 2+6*+,

0*40 'ntrop;a 3DL/D-M5 0*0+

+53,<

39+

26+*,6 *2, =J2*7,

0*62, 0*02 =J0*007

Presi$n Temp. 35


0*+0 'ntrop;a 3DL/D-M5

1 1+*71 20 4*2 7

+5<3
3*5

2+*0 26*46 4*16 =J6*7

0*240 0*, 0*014 =J0*02

10 1 20 10 

Página 1& de 14


Presi$n 3KPa5 0*40 0*41+ 0*+0 0*1 0*01+

h6 =258,96

[ ]

s 6= 0,9364

[

'ntalp;a 3DL/D5 2+*6

'ntrop;a 3DL/D-M5 0*402

+53<

3,<9

2+6*67 2*6 =J0*40

0*1+0 0*02+2 =J0*00,

#+ #g

#+ #g∗ 

]

alor 9aio

Q a = h 1 − h5 Q a=258,18 −94,67 Q a=163,51

[ ] #+ #g

alor Reca=ao

Q r= h2 − h 4 Q r= 271,52 −94,67 Q r= 176,85

[ ] #+ #g

Relaci$n e ompresi$n

RC =

RC =

Psalida Pentrada 940,25 #Pa 409,50 #Pa

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA RC =2,30 EP

COP=

COP=

COP=

Qa W neto Qa h2 − h1

163,51

271,52 −258,18

COP=12,26

*- Tabule lo/ re/ultado/ obte&do/- 3Traa>e ?nicamente con la seuna toma e atos5 69 pto/7 Pu&to P @BPa T @)C  @BJB2 / @BJB2K 'ntraa ompresor

L A alia ompresor E 'ntraa 'pansi$n D I

alia 'pansi$n 'ntraa ompresor 3Pto5 alia ompresor 3Pto45 L alia onensaor 3Pto+5 A E 'ntraa 'pansi$n 3Pto15 R alia 'pansi$n 3asuma Jcte5 alia '(aporaor 3Pto25

40*+0 40*2+ 40*2+ 40*+0 40*+0 40*2+ ,6,*16 ,6,*16

*+, *7 7*10 *+, 12 ,*+0 1*44 0*7+

2++* 272*1 10*4 10*4 2+,*1, 271*+2 +*67 4*67

0*2661 0*2661 0*,121 0*,60 0*46 0*214 0*+467 0*+142

41+.7, 41+*7,

10*0 1

4*67 2+,*6

0*+400 0*64

RES(LTADOS L A E D I

L A E R

Qa %DL/D& Qr %DL/D& R EP Qcomp %DL/D& Qa %DL/D& Qr %DL/D& R EP Qcomp %DL/D&

Ma&"o elo 1+1* 16,*7 2*0 ,*+ 16*, 16*+1 176*,+ 2*0 12*26 1*4

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ANÁLISIS DE RES(LTADOS 6+ pto/7 •

•

•

e puee apreciar !ue el EP para el ciclo ieal es menor !ue para el ieal* esto se ee a !ue para las coniciones e presi$n a la entraa y salia el compresor en el ciclo ieal se re!uiere mayor traa>o para estalecer el ciclo. 'n la salia e la ()l(ula e epansi$n se tiene (alores cercanos para el ciclo ieal y real puesto !ue no se estima la ca;a e presi$n en el tramo corresponiente a la entraa y salia el e(aporaor. 'n el ciclo real el calor a9aio es mayor lo !ue se a por el sorecalentamiento antes e entrar al compresor* pero en el recorrio e la salia el e(aporaor a la entraa el compresor el calor a9aio no es apro(ecao para la re"rieraci$n* sino para aseurar tener (apor sorecalentao antes el inreso al compresor.

CONCL(SIONES 6+ pto/7 •

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Para una resoluci$n m)s orenaa y !ue se puea comprener me>or se a camiao la numeraci$n e los puntos recorrieno el ciclo* en el punto 1 como la entraa al compresor y terminano en el punto 6 como la salia el e(aporaor. alculano los atos para la tala en secuencia el iarama T-s e la preunta ,. Para el c)lculo el ciclo ieal e re"rieraci$n se utili=$ como re"erencia las presiones a la entraa el compresor y a la salia el compresor y e a; se otiene !ue para amos casos* real e ieal* la relaci$n e compresi$n es 2*0. 'n la comparaci$n e amos sistemas* real e ieal* se concluye !ue el ciclo ieal re!uiere e un consumo mayor e ener;a para satis"acer las coniciones a las !ue traa>a el ciclo real. 'l calor a9aio en el ciclo real representa una ran (enta>a ya !ue el sorecalentamiento pre(iene el a9o el compresor y aem)s proporciona un EP mayor. e consiera al ciclo real como e"iciente puesto !ue sorepasa los l;mites para aseurar !ue el re"rierante inrese a los componentes en el estao re!uerio.

MIMLIOGRAF8A •

NiDipeia. 320175. 'ner;a. N8M8P'@8 ttps
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA •

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LT Refrigeración Quille

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