ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD ACULTAD DE INGENIERÍA INGE NIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA PRÁCTICA # 7 CICLO DE REFRIGERACIÓN
DATOS GENERALES Período: 2015-A Materia: Termodinámica III GR2 Grupo de a!oratorio: GR11 No"!re: Jiménez Córdova Darwin Raúl Fe$a de reai%ai&': 1!0!2015
DATOS MEDIDOS 1"- #re$ione$ % &em'era&(ra$ medida$ en el e)(i'o de re*ri+eración
DATOS
A(C
)ANCO
#1 ,'$i+
112./
111./
#2 ,'$i+
.35
5./
#/ ,'$i+
.1
5
# ,'$i+
12/.2
120./
#$(cc ,'$i+
52
#de$c ,'$i+
125
120
#e4' ,'$i+
120
115
T1 ,C
/0./
/1.2
T2 ,C
1.5
1.5/
T/ ,C
1/.5
12.
T ,C
/1.2
/2.1
T5 ,C
/1.
/2.5
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA INFORME
*+ De,i'ir e' -u- paa!ra-: a" CA67R 6AT89T8: 8$ el calor )(e nece$i&a o )(e li;era 'or can&idad de $($&ancia 'ara realizar (n cam;io de *a$e. no e4i$&e variación de &em'era&(ra" ;" CA67R <89
a% cam;io de *a$e. e4i$&e (n cam;io de &em'era&(ra" c" <7=R8CA689TA?I89T7 7 <@#8R8AT Ben (n aire acondicionado: e$ el número de +rado$ Bcalor a;$or;ido )(e (n va'or de re*ri+eran&e e$&á 'or encima de $( &em'era&(ra de $a&(ración. a (na &em'era&(ra % 're$ión dada" 8$ nece$ario 'ara a$e+(rar )(e al com're$or $olo in+re$e va'or" d" <@=89RIA?I89T7 7 <@=C776I9G Ben (n aire acondicionado: con$i$&e en di$min(ir la &em'era&(ra del lE)(ido $o;re$a&(rado. o li)(ido $(;en*riado. a la $alida del conden$ador 'ara meForar el rendimien&o. e$ decir $e a;$or;e ma%or can&idad de calor en el eva'orador" e" D8<6IA?I89T7 7 G6ID8 Ben (n re*ri+eran&e: $e 'rod(ce. o $(cede c(ando la &em'era&(ra de *l(ido decae den&ro de la cam'ana. mien&ra$ oc(rre (n cam;io de e$&ado"
.+ E-pei,i/ue do- di-po-iti0o- de "edida 1 -u u!iai&'2 /ue reo"ie'da ooar a ,i' de "e3orar a to"a de dato- 1 e-ta!eer a- o'diio'e- reae- de ,u'io'a"ie'to o reai%ar otro a'4i-i- de e/uipo+ Di-po-iti0o ?anóme&ro % Termoc('la
Ca(dalime&r o de ma$a
5!iai&'
O!3eti0o o prop&-ito !u-ado 7;&ener da&o$ del *l(ido de &ra;aFo en lo$ '(n&o$ indicado$. % a$E meForar el análi$i$ del ciclo" 7;&ener da&o$ del ca(dal del re*ri+eran&e con el c(al e$&á &ra;aFando el ciclo de re*ri+eración. 'ara 'oder o;&ener lo$ *l(Fo$ de calor )(e en&ran % $alen del ciclo"
6+ Para o- dato- to"ado- de Aire Ao'diio'ado ta!ue o- -iuie'te- dato-:
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA Pu'to de A'4i-i1 2 / 5
P"edida 8p-i9 112./ .35 .1 12/.2 112./
Pa!8Pa9 .03 0.1 02.31 22.03 .03
T-at;Pa!8
T"edida 8
E-tado Bva'or. mezcla. li)(ido
6i)(ido Ha'or Ha'or 6i)(ido 6i)(ido
=+ Reaie u' diara"a T>- e-/ue"4tio para e io rea de re,rierai&' do'de -e apreie' a- í'ea- de pre-i&' P*2 P.2 P62 P=2 1 a- te"peratura- rei-tradadura'te a pr4tia+ B9o e$ nece$ario )(e e$&e a e$cala B#(ede $er a mano % '(e$&o como *o&o o e$caneado
?+ So!re e r4,io a'terior -uperpo'a e r4,io de io idea+
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@+ Reaie u' e3e"po de 4uo para e io rea o' o- dato- to"ado- de aire ao'diio'ado+ 9o&a$: 8n&rada al com're$or B> % $
¯ ¿
P= Pman + P¿ Pman= Presión manométrica
¯ ¿ = Presión barométrica P¿ P= 47.91 [ psig ] + 10.5 [ psig ] =58.41 [ psia ]
101.325 [ kPa ] 14.7 [ psi ]
= 402.61 [ kPa ]
T =T sat @ 417.018 kPa= 9.09 [° C ] T =13.45 [ ° C ] ∴ Vapor sobrecalentado , usotabla A 13, Cengel e interpolo
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P!e"i#n $M%a&
P!e"i#n $M%a&
'( En,a-%ia Te*%( $+C& $./0.g& 1' 2)() 2' 2)(
'()
En,a-%ia Te*% $+C& $./0.g& 1)(1 2)4(3 2' 23(
P!e"i#n En,a-%ia $M%a& $./0.g& '( 2)4(1 '() 2)(
259.781
13()
13()
6
h 1=259.7432
s 1=0.94114
[
257.8646
'('2
259.7432
[ ] kJ kg
]
kJ ∗ K kg
% $
¯ ¿
P= Pman + P¿ Pman= Presión manométrica
¯ ¿ = Presión barométrica P¿ P=123.27 [ psig ] + 10.5 [ psig ] =133.77 [ psia ]
101.325 [ kPa ] 14.7 [ psi ]
= 922.06 [ kPa ]
T =T sat @ 417.018 kPa=36.38 [ ° C ] T =31.28 [ ° C ] ∴ liquido comprimido , se considerara que sale comop apor saturadoa la presiond #or lo &an&o in&er'olamo$ en la &a;la A-12 de Cen+el"
P!e"i#n $M%a&
En,a-%ia $./0.g& 4'' 24(2 4)' 2'(1) 422(' 269.6527
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA h 2=269.6527
s 2=0.91662
[
[ ] kJ kg
kJ ∗ K kg
]
% $ @$aremo$ la &em'era&(ra T5 % con$ideraremo$ )(e el *l(ido $ale como li)(ido $(;en*riado a la &em'era&(ra indicada"
T =31.97 [ ° C ] usaremosla tabla A 11 deCengel paraestecaso
Te*%e!a,5! En,a-%ia a $+C& $./0.g& 3' 43() 32 4( 31(4 96.4365 h 3= 96.4365
[ ]
s 3=0.357158
kJ kg
[
]
kJ ∗ K kg
8n&rada e4'an$ión B> % $ Tomaremo$ la #1 % T1 como re*erencia 'ara 'ara o;&ener e$&o$ da&o$
¯ ¿
P= Pman + P¿ Pman= Presión manométrica
¯ ¿ = Presión barométrica P¿ P=112.39 [ psig ] + 10.5 [ psig ] =122.89 [ psia ]
101.325 [ kPa ] 14.7 [ psi ]
=847.06 [ kPa ]
T =T sat @ 417.018 kPa=33.32 [ ° C ] T =30.3 [ ° C ] ∴ liquido comprimido, se utili!ala tabla A 11 de Cengeltomando latemperatura com
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA Te*%e!a,5! En,a-%ia a $+C& $./0.g& 3' 43() 32 4( 3'(3 94.015
[ ] kJ kg
h 4 =94.015
s 4 =0.34930
[
]
kJ ∗ K kg
% $ Con$ideramo$ (na e4'an$ión i$oen&ál'ica 'or lo c(al &enemo$ )(e: h 5= h 4
#or lo &an&o:
h 5= 94.015
[ ] kJ kg
Dado )(e el *l(ido $e enc(en&ra den&ro de la cam'ana calc(laremo$ el 'orcen&aFe de va'or 'ara o;&ener $. (&ilizaremo$ la &a;la A"12 de Cen+el a la #2 a 0"1 ,#a
s 5= s" +
h 5−h" s"g h"g
s 5=0.250135 +
94.015 −64.66 191.188
s 5=0.35401
[
0.676533
]
kJ ∗ K kg
% $
¯ ¿
P= Pman + P¿ Pman= Presión manométrica
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA ¯ ¿ = Presión barométrica P¿ P= 48.65 [ psig ] + 10.5 [ psig ] =59.15 [ psia ]
101.325 [ kPa ] 14.7 [ psi ]
= 407.71 [ kPa ]
T =T sat @ 417.018 kPa= 9.46 [ °C ] T =17.54 [ °C ] ∴ Vapor sobrecalentado ,uso tabla A 13, Cengeleinterpolo
P!e"i#n $M%a&
P!e"i#n $M%a&
'( En,a-%ia Te*%( $+C& $./0.g& 1' 2)() 2' 2)( 1() 263.577 h 6 =263.384
[ ]
s 6= 0.95295
[
En,a-%ia Te*% $+C& $./0.g& 1)(1 2)4(3 2' 23( 1() 261.0745
kJ kg
]
kJ ∗ K kg
Calor Aadido
q a#adido =h 6− h 5 q a#adido =263.384− 95.015 q a#adido =168.369
'()
[ ] kJ kg
Calor Rec>azado
q recha!ado =h 2−h 3 q recha!ado =269.6527 − 96.4365
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P!e"i#n En,a-%ia $M%a& $./0.g& '( 23() '() 21(') '(' 263.384
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA q recha!ado =173.2162
[ ] kJ kg
Relación de Com're$ión
r=
1 2 3
r=
0.052203 [ m / kg ] 3
0.022134 [ m / kg ]
r =2.36
C7#
C$P=
q a#adido % comp
% comp=h 2− h 1 =9.9095
[ ] [ ]
168.369
kJ kg
9.9095
kJ kg
C$P=
[ ] kJ kg
C$P=17
7+ Ta!ue o- re-utado- o!te'ido-+ Ta;la de da&o$ de Aire acondicionado
Pu'to 8n&rada Com're$or
L A
P 8Pa9 02"31 22"03 22"03 02"31 02"31 22"03 "03 "03 0"1 0"1
T 8
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$ 8(9 255"35/ 22"13 102" 102" 25"/2 23"352 3"/35 "015 "015 23/"2
- 8(B9 0"232 0"232 0"/ 0"/55 0"11 0"1332 0"/515 0"// 0"/501 0"525
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Ta;la de da&o$ de =anco de >ielo
Pu'to
P 8Pa9
8n&rada Com're$or
L A
/2"2 0"1 0"1 /2"2 /2"2 0"1 0"1 2"13 /"2/ /"2/
RES5LTADOS L A E D I
L A E R
Ka ,LJ!L+ Kr ,LJ!L+ RC C7# Kcom' ,LJ!L+ Ka ,LJ!L+ Kr ,LJ!L+ RC C7# Kcom' ,LJ!L+
T 8
$ 8(9 25" 22"3 101" 101" 230"2 23"33 3" "021 "021 23"2
Aire Ao'diio'ado 152"5/ 13"23 2"25/ " 1"13/ 13"/3 1/"2132 2"/3 1 "05
- 8(B9 0"25 0"25 0"/55 0"/31 0"31/ 0"133 0"/515 0"//1 0"/501 0"5
)a'o ieo 152"2 10" 2"// "55 1" 10" 1/"22 2"/ 1"1/ "
ANÁLISIS DE RES5LTADOS •
•
8n el ciclo de re*ri+eración de aire acondicionada. $e o;&(vo Ka de 13"/3,J!+. valor real. mien&ra$ )(e el ideal e$ de 152"5/,J!+" De i+(al *orma $e '(do a'reciar )(e el C7# real e$ de 1. mien&ra$ )(e el ideal e$ de "" @no de lo$ *ac&ore$ )(e $e '(ede ver e$ )(e el calor de $alida e$ má$ al&o )(e el de en&rada $iendo en el ca$o real 1/"2132 ,J!+. % en ideal 13"23,J!+" ielo. $e o;&(vo Ka de 10" ,J!+. valor real. mien&ra$ )(e el ideal e$ de 152"2,J!+" De i+(al *orma $e '(do a'reciar )(e el C7# real e$ de 1"1/. mien&ra$ )(e el ideal e$ de "55" @no de lo$ *ac&ore$ )(e $e '(ede ver e$ )(e el calor de $alida e$ má$ al&o )(e el de en&rada $iendo en el ca$o real 1/"22 ,J!+. % en ideal 10",J!+"
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•
&iene meFor relación de com're$ión % menor &ra;aFo de com're$or en el ciclo real" 8n el ca$o real de am;o$ ciclo$ de re*ri+eración $e o;&iene C7# al&o$. $iendo el ma%or el del ciclo de re*ri+eración de ;anco de >ielo"
CONCL5SIONES •
•
•
•
azado e$ ma%or al calor aadido" 6o$ da&o$ no$ indicaron )(e a la $alida del com're$or $ale (na 'ar&e de lE)(ido. lo c(al 'odrEa daar el com're$or. e$ nece$ario cam;iar el re*ri+eran&e 'ara evi&ar e$&o$ 'ro;lema$"
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