Bombas De Calor

Elaborado por: Ing Gelys Guanipa R Período: I‐2009 P í d I 2009

OBJETIVOS: • Introducir los conceptos de refrigeradores y bombas de calor y medir su desempeño. •Analizar el ciclo ideal simple de refrigeración por compresión de vapor. p g p p p •Analizar los factores a considerar en la selección del refrigerante adecuado para una aplicación. •Discutir la operación de sistemas de refrigeracióny bombas de calor. •Evaluar el desempeño de sistemas de refrigeración por compresión de vapor innovativos •Introducir los conceptos de sistemas de refrigeración por absorción

1

• Definiciones de refrigerador y bomba de calor • Coeficiente de Operación  •Refrigerador y bomba de calor de Carnot g y • COP de Carnot • Ciclo ideal de refrigeración  por compresión de vapor•Esquema y diagrama de un ciclo ideal de refrigeración  por compresión de  vapor • Ejemplo de un Refrigerador Doméstico • Balance de energía de un ciclo ideal de refrigeración por compresión de  vapor • Desviaciones que presenta el ciclo real de refrigeración por compresión •Uso y selección de los refrigerantes •Sistemas de bombas de calor • Sistemas de Refrigeración innovadores Sistemas de Refrigeración  innovadores •Sistema de Doble cascada • Sistema Multietapa • Licuefacción de gases • Sistema de múltiple propósito • Sistema por absorción 
2

El ciclo de refrigeración por compresión es un método común para transferir calor de un medio de baja temperatura a uno de alta temperatura.

El propósito de un refrigerador es la extracción de calor, llamado la carga de enfriamiento, de un medio de baja temperatura. Elpropósito de una bomba de calor es la transferencia de calor a un medio de altas temperaturas, llamada carga de calentamiento. C l t i t Cuando estamos i t d t interesados en l energía en f d la í forma d calor removida d de l id de un espacio de baja temperatura, el dispositivo es llamado refrigerador. Cuando nos interesa la energía suplida a un estado de alta temperatura, el dispositivo esllamado g p bomba de calor. En general, el termino bomba de calor es usado para describir el ciclo en el que la energía en forma de calor es removida de un espacio de baja temperatura depositada en un espacio de alta temperatura.
3

El desempeño de los refrigeradores y bombas de calor es expresado en términos de el  coeficiente de desempeño(COP), definidos como:

& Salida deseada Efecto deenfriam QL = = COPR = & Entrada requerida Entrada de trabajo Wneto , entra q j

COPBC =

& Salida deseada S lid d d Efecto d calentam Ef de l QH = = & Entrada requerida Entrada de trabajo Wneto , entra

Para que el sistema sea funcional este parámetro debe ser mayor que 1. La capacidad de un equipo de refrigeración comúnmente se expresa como los Btu/hr, lo cual representa cuanta energía extrae elevaporador por cada unidad de tiempo El Btu tiempo. es la unidad térmica británica y equivale a 778 ft‐lbf de trabajo (1 W = 3.4122 Btu/hr). Los sistemas de refrigeración son también medidos en términos de toneladas de refrigeración. Una tonelada de refrigeración equivale a 12,000 Btu/hr o 211 kJ/min

4

Refrigerador y bombas de calor de Carnot Debajo se muestra el dispositivo derefrigeración cíclico operando entre dos reservorios a temperaturas constantes y el diagrama T‐s, cuando se utiliza el ciclo Carnot inverso. Recuerde que en el ciclo de Carnot la transferencia de calor ocurre a temperatura constante. Si estamos interesados en la carga de enfriamiento, el ciclo se conoce como el refrigerador de Carnot Si nuestro interés está en la carga de calor lo Carnot. calor, llamamosbomba de calor de Carnot.

5

El estándar de comparación para los ciclos de refrigeración es el ciclo invertido de Carnot. Un refrigerador o bomba de calor que opere en el ciclo de Carnot invertidoes llamado refrigerador de Carnot o bomba de calor de Carnot, y sus COP son:

COPR ,carnot COPHP ,carnot

⎛ TL ⎞ =⎜ ⎟ ⎜T −T ⎟ L ⎠ ⎝ H ⎛ TH ⎞ =⎜ ⎟ ⎜T −T ⎟ L ⎠ ⎝ H

Note que en el ciclo de...