Problema de Ciclo de Refrigeracion 1
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1 Problema de Ciclo de refrigeración En un refrigerador se utiliza refrigerante 134a como fluido de trabajo y opera en un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor entre 0,14 y 0,8 Mpa, Si el flujo masico del refrigerante es 0,05 kg/s, determine a) la tasa de eliminación de calor del espacio refrigerado y la entrada de potencia al refrigerador, b) la taza de rechazo de calor al medio ambiente y c) el COP del refrigerador. Respuesta: Grafico T-s del ciclo: El problema nos pide la tasa de eliminación de calor ( L Q ), la taza de rechazo de calor ( ) H Q y la potencia del compresor ( entrada W ), esto significa la cantidad de calor suministrado por unidad de tiempo así como cantidad de trabajo por unidad de tiempo o sea kJ/s que es un kW, para un dispositivo de una sola corriente la ecuación de balance de energía de flujo estable es: ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( E S S E S E E S E S S E E S NS NE h h m W W Q Q h h m W W Q Q h h m W Q Donde S H E L Q Q Q Q . Para el proceso 1 – 2 tenemos una compresión isentrópica adiabática donde solo hay entrada de trabajo por lo tanto de la ecuación anterior tenemos que: ) ( 1 2 h h m W E , para el proceso 2 – 3 tenemos rechazo de calor a presión constante en un condensador quedando la ecuación de balance energético así: ) ( ) ( 3 2 2 3 h h m Q h h m Q H H y para el proceso 4 –1 tenemos una absorción de calor a presión constante en el evaporador quedando la ecuación de balance energético así: ) ( 4 1 h h m Q L . La tabla del refrigerante 134a nos indica: Para P1 = 0,14 Mpa = 140 kpa Tenemos Vapor saturado h1 = hg = 239,16 kJ/kg s1 = sG = 0,94456 kJ/kg.K. Y Para P 2 = 0,8 Mpa Tenemos vapor sobrecalentado s2 = s1 h2 = 275,39 kJ/kg Para la P 3 = 0,8 Mpa h3 = hF = 95,47 KJ/kg.
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Problema de Ciclo de refrigeración En un refrigerador se utiliza refrigerante 134a como fluido de trabajo y opera en un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor entre 0,14 y 0,8 Mpa, Si el flujo masico del refrigerante es 0,05 kg/s, determine a) la tasa de eliminación de calor del espacio refrigerado y la entrada de potencia al refrigerador, b) la taza de rechazo de calor al medio ambiente y c) el COP del refrigerador. Respuesta: Grafico T-s del ciclo:
El problema nos pide la tasa de eliminación de calor (L
Q
), la taza de rechazo de calor ( )H
Q
y la potencia del compresor
( entradaW
), esto significa la cantidad de calor suministrado por unidad de tiempo así como cantidad de trabajo por unidad de
tiempo o sea kJ/s que es un kW, para un dispositivo de una sola corriente la ecuación de balance de energía de flujo estable es:
)()()()()()()( ESSESEESESSEESNSNEhhmWWQQhhmWWQQhhmWQ
Donde SHEL
QQQQ
. Para el proceso 1 – 2 tenemos una compresión isentrópica adiabática donde solo hay
entrada de trabajo por lo tanto de la ecuación anterior tenemos que: )( 12 hhmW E
, para el proceso 2 – 3 tenemos
rechazo de calor a presión constante en un condensador quedando la ecuación de balance energético así:
)()( 3223 hhmQhhmQHH
y para el proceso 4 –1 tenemos una absorción de calor a presión constante en el
evaporador quedando la ecuación de balance energético así: )( 41 hhmQL
.
La tabla del refrigerante 134a nos indica:
Para P1 = 0,14 Mpa = 140 kpa Tenemos Vapor saturado
h1 = hg = 239,16 kJ/kg s1 = sG = 0,94456 kJ/kg.K.
Y
Para P2 = 0,8 Mpa
Tenemos vapor sobrecalentado s2 = s1
h2 = 275,39 kJ/kg
Para la P3 = 0,8 Mpa h3 = hF = 95,47 KJ/kg.
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Entonces: a) kWskJkgkJskghhmQL
18,7/18,7/)47,9516,239)(/05,0()( 41
kWskJkgkJskghhmW E 81,1/81,1/)16,23939,275)(/05,0()( 12
b) kWkgkJskghhmQH
9/)470,9539,275)(/05,0()( 32
c) 97,381,1
18,7
kW
kW
W
QCOP
entrada
LR esto implica que el refrigerador elimina 4 unidades de energía térmica del espacio
refrigerado por cada unidad de energía eléctrica que consume.
