LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Práctica #12 Ciclo de Refrigeración por Compresión de Vapor
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Integrantes: García Hernández Francisco Moisés Grupo de teoría: 13 Luz López Erick Francisco Grupo de teoría: 03
Grupo de laboratorio: 02
Fecha de entrega: 04/11/2013
OBJETIVOS
Identificar los componentes de una unidad de refrigeración.
Representar el ciclo termodinámico en diagramas P-h y T-s.
Obtener las propiedades termodinámicas relevantes en algunas partes del ciclo.
Determinar las eficiencias real y de Carnot del ciclo.
INTRODUCCIÓN En la actualidad los ciclos de refrigeración juegan un papel importante dentro de la realidad cotidiana de la humanidad ya que han sido en cierta forma, factor del desarrollo económico y tecnológico que esta ha alcanzado. Dentro de dichos sistemas, las válvulas de estrangulamiento son fundamentales, Los dispositivos de estrangulamiento son elementos que restringen el flujo, lo cual causa una caída de presión importante en el fluido. Algunos dispositivos comunes son válvulas, tubos capilares, reducciones bruscas y tapones porosos (corcho). Estos dispositivos producen una caída de presión sin implicar trabajo: La caída de presión en el fluido suele ir acompañada de una reducción en la temperatura, por esa razón los dispositivos de estrangulamiento son de uso común en aplicaciones de refrigeración y acondicionamiento de aire. La magnitud de la caída de temperatura (o, a veces el aumento de temperatura) durante un proceso de estrangulamiento se rige por el Coeficiente de Joule-Thomson. Es además de notable importancia, el desarrollo de refrigerantes, sustancias cuyas propiedades termodinámicas los hacen ideales para ser usados para ser utilizados en este tipo de aplicaciones. Estas sustancias en su mayoría son creadas para mejorar la eficiencia con la cual retiran calor del espacio a refrigerar, esto es necesario pues se desea que la inversión de energía (y por lo tanto dinero) sea la menor posible obteniendo el mejor re sultado.
METODOLOGÍA Cantidad 1 2
Material Unidad de refrigeración Termómetro
1) Identificar los componentes de la unidad de refrigeración. 2) Llenar las cubetas con agua hasta c ubrir el espiral de cobre. 3) Encender la unidad de refrigeración. Al principio y después de 1 0 minutos, medir: a) Temperatura de agua en cada cubeta. b) Temperatura del refrigerante. c)
Presión del refrigerante.
DESARROLLO 1) Colocamos las bayonetas del termómetro en el agua del evaporador y del condensador del sistema de refrigeración. 2) Tomamos las lecturas de presión y temperatura del refrigerante en el evaporador y el condensador del sistema de refrigeración. 3) Conectamos el sistema de refrigeración (con lo que se echó a andar). 4) Esperamos 10 min. 5) Pasados los 10 minutos tomamos las mediciones de la temperatura del agua en contacto con el evaporador y el condensador del sistema de refrigeración, así como las presiones y temperaturas del refrigerante en los mismos componentes.
RESULTADOS Tiemp o [min] 0,0 10
Tagua.evaporador[°C ] 19,1 8,1
Tagua.condensador[°C ] 19,1 22,9
Tevaporador[°C ] 10 5
T.condensador[°C ] 10 29
Pevaporador[Pa ] 320 000 250 000
PARA EL ESTADO 1: P=2.5 (bar)= 250 000 (Pa) T= -4,35°C h=247,89 (KJ/Kg)
PARA EL ESTADO 2: P=6.5(bar)=650 000(Pa) T=29 (°C) h=268.6355 (KJ/Kg)
PARA EL ESTADO 3: P= 6.5(bar) = 650 000 (Pa) T= 24.20(°C) h= 85.26(KJ/Kg)
PARA EL ESTADO 4: P=2.5 (bar)= 250 000 (Pa) T= -4,35(°C) h=85.26 (KJ/Kg)
Gráficas
Pcondensador[Pa ] 300 000 650 000
CONCLUSIONES García Hernández Francisco Moisés El coeficiente de operación obtenido fue muy bueno, con una magnitud de 7 unidades, indicándonos que el sistema de refrigeración empleado en el experimento es muy bueno, bajo el parámetro de que por cada parte de trabajo eléctrico utilizado por el sistema, se transportan 7 partes iguales de calor del área del condensador a la del evaporador, teniendo un enfriamiento muy rápido a cambio de un consumo de energía razonablemente bajo. Las aplicaciones industriales de la refrigeración son muy diversas, principalmente abarcando el área de conservación de alimentos, estando también en áreas de farmacología, siendo de gran utilidad y a veces necesariamente requeridos para el procesamiento o almacenamiento de compuestos en los fármacos, o incluso en el área de investigación, en donde para la conservación d ciertos tipos de muestras, se necesitan temperaturas que no sean tan extremamente bajas como las proporcionadas por fluidos como el nitrógeno o helio líquidos.
Luz López Erick Francisco. Durante la práctica presen fue posible apreciar una aplicación integral de conceptos que se han visto a lo largo del curso como es la presión, estrangulamiento, etc. Además de loa anterior, se nos presenta directamente el cómo los estudios de termodinámica se presentan en la cotidianeidad de nuestras vidas, en aparatos a los que estamos tan a acostumbrados que perdemos el interés en descubrir los principios que rigen su funcionamiento, en este caso, el re frigerador. Es interesante como las distintas propiedades de la sustancia se conjugan para sustituir donde en principio se necesitaban unas, otras, facilitando así cálculos de manera más fácil y directa.
En el área ingenieril, esto es de mucha utilidad ya que no siempre los datos estarán disponibles pero a partir de los que sí lo están se debe poder predecir o interpretar el comportamiento de una maquina que opere bajo algún principio de los anteriores vistos. Es apartar de cálculos como el que se realizo para obtener los resultados numéricos la forma en que los ingenieros logran evaluar que tan conveniente es el trabajo que realiza ya que se trata de aumentar la eficiencia de una maquina sin causar pérdidas al evaluar los gastos necesarios para lograr dicho aumento. Es por ello que me parece un buen cierre en para el laboratorio de termodinámica aun que es claro que hay mas fenómenos interesantes que pudieron ser vistos y estudiados pero sobre todo con alguna buena aplicación en el campo laboral del ingeniero.
