Refrigeracion Termofluidos

RECHAZO DE CALOR DE UN REFRIGERADOR
El compartimiento para comida de un refrigerador se mantiene 4°C extrayendo calor a una tasa de 360KJ/min. Si la entrada de potencia requerida para el refrigerador es de 2KW, determine a) el coeficiente de funcionamiento del refrigerador y b) la tasa a la que se libera el calor al cuarto que alberga al refrigerador.
Solución. Se tiene el consumo de potenciade un refrigerador.
a) El coeficiente de funcionamiento del refrigerador es
Si 1Kw= 60kJ/min; 360160=6kW
COPr=QLWneto, en=6kW2kW=3
Es decir, 3kJ se extraen del espacio refrigerado por cada kJ de trabajo suministrado.
b) La tasa a la que es liberado el calor al cuarto que alberga al refrigerador se determina por la relación de la conservación de la energía para los dispositivoscíclicos.
Wnet, en=QH-QL
Donde Wneto, en = 2kW =120kJ/min
QH=QL+Wneto, en=360kJmin+120kJmin= 480kJ/min.

MAL FUNCIONAMIENTO DEL INTERRUPTOR DE LA LUZ DE UN REFRIGERADOR
La iluminación interior de los refrigeradores es proporcionada por lámparas incandescentes cuyos interruptores son activados al abrir la puerta del refrigerador. Considere un refrigerador cuya bombilla de 40W continúa encendida demanera continua. Si el refrigerador tiene un CDF de 1.3 y el costo de la electricidad es de $0.743 por cada kWh, determine el aumento en el consumo de energía del refrigerador y su costo por año si el interruptor no es reparado.
Solución. La bombilla consume 40W de potencia cuando está encendida, y por tanto añade 40W a la carga de calor del refrigerador; la potencia consumida por el refrigeradorpara eliminar el calor generado por la bombilla es
Si COPr=QLWnet, en entonces: Wrefri=QrefriCOPr=40W1.3=30.8W
En consecuencia, la potencia adicional total consumida por el refrigerador es
Wtotal = Wluz+Wrefri= 40+30.8 = 70.8W = 0.0708kW.
Sabiendo que el número total de horas en un año es: 2
Horas anuales = (365 días/año)(24h/día) = 8760h/año
Suponiendo que el refrigerador es abierto 20veces al día durante un promedio de 30s, la luz normalmente estaría encendida durante
Horas de operación normal =
(20veces/dia)(30s/vez)(1h/3600s)(365dias/año) = 61h/año
Entonces las horas adicionales que la luz permanece encendida como resultado del mal funcionamiento están dadas por
Hrs de operación adicionales = hr anuales – hr operación normal = 8760 - 61
= 8699 h/año
En consecuencia elconsumo de energía eléctrica adicional y su costo por año son
Consumo de energía adicional = (Wtotal)(horas de operación adicional)
= (0.0708kW)(8699h/año) = 616kWh/año.
Costo de energía adicional = (consumo de energía adicional)(costo unitario)
= (616kWh/año)( $0.743) = $457.68/año

TIEMPO DE ENFRIAMIENTO
Un refrigerador domestico que tiene una entrada de potencia de 70.8W y un CDF de 1.3va a enfriar a 8°C cinco grandes sandias, cada una de 10kg. Si las sandias están a 20°C, determine cuanto tiempo tardara el refrigerador en enfriarlas. Las sandias pueden considerarse como agua cuyo calor especifico es 4.2 kJ/kg°C.
Solución. Si CDF=QLWnet,en=1.3 y Wnet en= 70.8W
5 sandias de 10kg c/u = 50kg y calor especifico = 4.2 kJ/kg°C.
QL= (Wnet, en)(CDF) = (70.8W)(1.3) = 92.04W = 92.04 J/s= 0.09204 kJ/s
Si están a 20°C y queremos que estén a 8°C entonces
ΔT = 20°C - 8°C = 12°C, cantidad de energía que queremos que se absorba de las sandias.
Energía = (12°C)(50kg)(4.2kJ/kg°C) = (600kg°C)(4.2kJ/kg°C) = 2520kJ que se necesita extraer.
t=2520 kJ0.09204 kJ·s=27379.4s=456.32min=7.6hr=7hr, 36min

CICLO DE REFRIGERACIÓN
El ciclo de Carnot inverso se utiliza como ciclo dereferencia para evaluar el desempeño de otros ciclos y en particular al ciclo de refrigeración por compresión de vapor, haciendo las comparaciones correspondientes para así lograr caracterizar el funcionamiento de los sistemas de refrigeración bajo el esquema de los ciclo termodinámicos.
CICLO DE CARNOT INVERSO
El ciclo de Carnot es totalmente reversible, permitiendo que los cuatro procesos que...