LabFenomenos Ciclo Carnot

TABLA DE CONTENIDO

OBJETIVOS
RESUMEN
1. INVESTIGACIÓN TEÓRICA
1.1 REFRIGERADORES
1.2 CICLO INVERTIDO DE CARNOT
1.3 EL CICLO DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR
1.4 FUNCIONAMIENTO DE LOS PRINCIPALES DISPOSITIVOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
1.5 PRODUCTOS REFRIGERANTES DE HIDROCARBURO HC
2. METODOLOGÍA
3. RESULTADOS DE LABORATORIO
4. CÁLCULOS
5. CONCLUSIONES
6. BIBLIOGRAFÍA7. ANEXOS


















OBJETIVOS
1. Comprender el funcionamiento del refrigerador mediante la interpretación del ciclo invertido de Carnot.
2. Realizar el balance energético total del sistema, para estimar la cantidad de calor extraído por la maquina térmica estudiada.
3. Reconocer todos los componentes teóricos del ciclo invertido de Carnot en el equipo de refrigeraciónestudiado, comprendiendo su función y características.






















1. INVESTIGACIÓN TEÓRICA
1.1 REFRIGERADORES
La transferencia de calor de una región de temperatura baja a otra de alta temperatura requiere dispositivos especiales llamados refrigeradores. Estos son dispositivos cíclicos y los fluidos de trabajo utilizados en los ciclos de refrigeración se llamanrefrigerantes (Yunus A Cengel, 2009)
El desempeño de refrigeradores y de bombas de calor se expresa en términos del coeficiente de desempeño (COP), por sus siglas en inglés (coefficient of peformance) (Yunus A Cengel, 2009)

La capacidad de enfriamiento (la carga de refrigeración) de un sistema de refrigeración (es decir, la tasa de calor extraído del espacio refrigerado) a menudo se expresaen términos de toneladas de refrigeración.

1.2 CICLO INVERTIDO DE CARNOT
Un refrigerador o bomba de calor que opera en el ciclo invertido de Carnot es definido como un refrigerador de Carnot o una bomba de calor de Carnot.
La figura 1 muestra el ciclo de Carnot invertido ejecutado dentro de la campana de saturación de un refrigerante. De 1-2 se transfiere (absorción) calor reversiblementedesde la región fría TL, de forma isoterma donde el refrigerante experimenta cambios de case. De 2-3 Se comprime el refrigerante isoentrópicamente, hasta que alcanza la temperatura máxima TH. De 3-4 Se transfiere calor a la región caliente a TH de forma isoterma, aquí el refrigerante experimenta cambios de fase (vapor a líquido) de 4-1 se expande el refrigerante isoentrópicamente hasta alcanzar latemperatura mínima TL. (García, Guanipa, et al, 2009)

Figura 1. Esquema refrigerador de Carnot y diagrama T-S del ciclo invertido. Fuente Junus Cengel y Michael Boles “Termodinámica” 6 edición.

1.3 EL CICLO DE REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR
Es el que más se utiliza en refrigeradores, sistemas de acondicionamiento de aire y bombas de calor. Se compone de cuatro procesos:
1-2Compresión isentrópica en un compresor
2-3 Rechazo de calor a presión constante en un condensador
3-4 Estrangulamiento en un dispositivo de expansión
4-1 Absorción de calor a presión constante en un evaporador

Figura 1 Diagrama Temperatura VS Entropía para un sistema de refrigeración y principales componentes: El compresor (1-2s), Intercambiador de calor o condensador (2s-3), válvula deestrangulamiento (34) y el evaporador (4-1) Fuente: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2017279/pdf/und_8/cap8refrigeracion_termomagistral_II2011_agomez.pdf

Figura 2. Esquema T-S para el ciclo de refrigeración por compresión de vapor. Fuente: Termodinámica Yunus Cengel 6 Edición.
El refrigerante entra al compresor en (1) como vapor saturado y se comprime isentrópicamente hasta lapresión del condensador. La temperatura del refrigerante aumenta durante el proceso de compresión, hasta un valor mayor al de la temperatura del medio. Luego el refrigerante entra en el condensador como vapor sobrecalentado en (2) y sale como líquido saturado en (3), como resultado del rechazo de calor hacia los alrededores. El refrigerante líquido en (3) se estrangula hasta la presión del evaporador...