SIMULACIÓN SIMULACIÓN DE UN La refrigeración CICLO DE tiene un amplísimo campo en lo qu que e re respe specta cta a la co conse nserv rvaci ación ón de REFRIGERACIÓN POR alimentos (Barcos congeladores de pescado COMPRESIÓN VAPOR en al alta ta ma marr, pl plan anta tas sDE refr re frig iger erad ador oras as de carnes y verduras), productos farmacéuticos UTILIZANDO TERMOGRAF y ma mate teri rias as par ara a la in ind dus ustr tria ia (P (Pla lant ntas as 5.7. productoras de hielo, unidades de transp tran spor orte te de pr prod oduc ucto tos s cong co ngel elad ados os,, barcos, aviones, trenes, camiones, etc), en sistemas siste mas de acon acondicio dicionami namiento ento de aire y calefacción, etc
Arregocez De la Cruz Aldair Beleño Molina Daniel Castañeda García Miguel Olivero Ávila Leidy Ripoll Sierra an!el
INTRODUCCIÓN. Refrigeració !"r c"#!re$ió. !s un método de refrigeración que consiste en for"ar mec#nicamente la circulación de un refrigerante en un circuito cerrado creando "onas de alta y ba$a presión con el propósito de que el fluido absorba calor en el evaporador y lo ceda en el condensador
A%STRACT. %ooling is a method consisting in mechanically forcing the circulation of a coolant in a closed circuit by creating areas of high and lo& pressure in order to absorb heat from the fluid in the evaporator and the condenser yield
E&ERCICIO PROPUESTO 'n ciclo de refrigeración, en cuyo evaporador se transfiere un flu$o de calor de *+s -unciona con refrigerante ./a que entra al compresor adiab#tico como vapor saturado a 0/ bar, y sale a 1 bar y 23% !l fluido a la salida del condensador es líquido saturado a 1 bares, determine4
5)
-lu$o m#sico en *gmin
B)
Potencia de entrada en 67
%) %oeficiente del calor transferido en el evaporador entre el traba$o del compresor
SOLUCIÓN ANAL'TICA DEL E&ERCICIO. PAR(METROS DE ENTRADA.
!stado 8 vapor saturado9 P8 0/ Bar !stado 08 P8 1 Bar, :8 23% !stado .8 Líquido saturado9 P8 1 Bar !stado /8 (Por determinar) %alor suministrado al evaporador de 6+s
ESTADO ) ;
0 %engel)
P 8 0/ 6pa : 8 >?.13%8 02@,@@ 6 < 8
ESTADO * ;. %engel)
P0 8 1 6pa :0 8 2 3% 8 ...,? 6 <0 8 0AA@. m. 6g h0 8 0A21 6+6g '0 8 0@0,1. 6+*g 0 8, 6+ 6g6
ESTADO + ;Líquido saturado= (tabla 5>0 %engel)
P0 8 P.8 1 6pa :. 8 .. 3% 8 ./,/2 6 <. 8
. 8 f. 8 A/,@A 6+*g
ESTADO , !st# en Ce"cla, procedemos a hallar la calidad4 95.47 KJ / Kg− 44.66 KJ / Kg hs −hf x = x= hfg 202.62 KJ / Kg x =0.25076 4
5hora4 8 @20 D (0?@2/) (1.1A@>@20) 8 02A m.*g :eniendo la calidad se calculan de la misma forma las propiedades energía interna y entropía, teniendo de manera general4
P/ 8 P 8 0/ 6pa :/ 8 :sat 8 >?,.13% 8 02@,@@ 6 >E :abla 5>0 %engel 8 02A m. 6g h/8 h. 8 A?/@ 6+6g >E Proceso Fsoent#lpico '/8 A,..@ 6+ *g / 8 ,.2@1?2 6+*g6
%ALANCE DE ENERG'A EN EL EVAPORADOR.
∑ Q´ +∑ W ´ + ∑ m´ ¿ θ¿−∑ m´
θ =
out out
dE dt
Gonde no eHiste traba$o, el cambio de la energía en el tiempo permanece constante y el flu$o m#sico de entrada es el mismo de salido, quedando4
´ evap =¿ Q
´ ( h s −h s ) m
Gespe$ando el flu$o m#sico4
´= m
´ evap Q ( h s−h s )
e obtiene al reempla"ar dichos valores4
´ =0.065871 m
k g kg = 3.9523 s min
%ALANCE DE ENERG'A DEL COMPRESOR. ´ comp= ´m ( hs −he ) W ´ comp=0.065871 W
´ comp=3.2626 W
(
KJ KJ − 247.28 KJ 296.81 kg kg kg
)
KJ s
COEFICIENTE DEL CALOR TRANSFERIDO EN EL EVAPORADOR ENTRE EL TRA%A&O DEL COMPRESOR. ´ evap 10 KJ / s Q = =3.065 ´ comp 3,2626 KJ / s W
%ALANCE DE ENERG'A EN EL CONDENSADOR. %omo aneHo se tiene el calor que cede el condensador, con fines de interpretación
´ =¿ Qcond
´ ( hs −he ) m
KJ 296,81 Kj ´ cond=¿ ( 95,47 − ) Q (, 2?1@ 6gs) kg Kg
´ =−13 , 2622 KJ / kg Qcond
TERMOGRAF 5.7
%on la ayuda de este soft&are de simulaciones termodinamicas, nos pusimos en la tarea de resolver el e$ercicio antes descrito, los resultados obtenidos fueron los siguientes4
PARA LOS ESTADOS )-* DEL CICLO
PARA LOS ESTADOS +-, DEL CICLO
ESTADOS *-+ DEL CICLO
ESTADOS ,-) DEL CICLO
TA%LA GENERAL DE PRIPIEDADES CALCULADAS/ ARRO&ADA POR EL SOFT0ARE
DISCUSIÓN 1 AN(LISIS DE RESULTADOS. !n la siguiente tabla mostramos el porcenta$e de error obtenido entre los datos arro$ados por el soft&are y los datos analíticos
M43"2" Pr"!ie2a2
E$3a2"
P"rce3ae 2e err"r
Aa63ic"
Si#86ació
)
*,7/*=
*,,/>=,
?/>+7
*
*>@/=)
*>,/+*7
?/=,,
+
>5/,7
>+/=@5@
)/7?>
,
>5/,7
>+/=@5@
)/7?>
)
?/>+,5=
?/>*5,*
?/>>?
*
)/?))
)/??**
?/=7=
E3a6!a 9:&;:g<
E3r"!a 9:&;:g.:<
+
?/+5,?,
?/+,=*
)/@77
,
?/+@7=5
?/+@)?=
)/=75
Para esta tabla reali"amos el mismo an#lisis, pero considerando otras propiedades4
M43"2" F"r#a 2e eerga
P"rce3ae 2e err"r Aa63ic"
Si#86ació
Traa" c"#!re$"r 9:&;$<
+/*@*
+/*5?*)
?/+@+
Ca6"r EBa!"ra2"r 9:&;$<
)?
>/>5,)>
?/,@?
Ca6"r C"2e$a2"r 9&;$<
-)+/*@*
-)+/*?,,
?/,+@
La fórmula utili"ada para el c#lculo de errores fue4 %error =
valor termograf −valor analitico valor termograf
La discrepancia entre los valores obtenidos por los dos métodos radica en los valores de las tablas termodin#micas usadas Para mayor precisión le otorgamos mayor veracidad a los valores suministrados por el programa termograf ?@
!n la siguiente captura de pantalla se nota la presencia de las líneas punteadas en los procesos >0, y para el proceso .>/, esto quiere decir que en y 0 es un procesos irreversible y para . y / es un proceso isoent#lpico
!ste cuadro de dialogo aparece cuando se quiere cambiar la temperatura del estado 0, para arreglar esta situación se debe cambiar la forma en la cual se lleva el proceso >0 a un estado irreversible, debido a que se muestra un cambio importante en la entropía del sistema, y el programa por defecto interpreta que es un sistema reversible
CONCLUSIONES.
%abe aclarar que esto lo hacemos porque a la hora de simular un proceso real no podemos afirmar que un compresor es isoentropico, porque de una manera u otra, siempren habr#n pérdirdas de eficiencia
e logró entender claramente la resolución del problema, ba$o las leyes termodin#micas aprendidas hasta el momento
e dio una idea clara de cómo se utili"a el programa :!ICJKI5- ?@, con la aclaración de los detalles eHplicados en su propio funcionamiento
%on respecto a los resultados se aprecia una pequea variación de los datos obtenidos, lo cual nos da la certe"a de un futuro utili"ar el soft&are para resolver problemas de este estilo, y de igual forma busca alternativas de solución para otros problemas
Luego de anali"ar los resultados arro$ados por el soft&are,