Refrigeracion Para Alumnos

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN Y BOMBAS DE CALOR

Sistemas de refrigeración. Están basados:
“Tecnologías que permiten la evacuación de calor de una determinada sustancia para alcanzar y/o mantener una temperatura deseada inferior a la de los alrededores”. El enfriamiento directo / indirecto con aire, agua de mar, río, pozo, etc. así como el enfriamiento evaporativo no se consideran incluidos enla tecnología frigorífica. Objetivo: Producir Frío

Máquinas térmicas invertidas y sus ciclos de operación

Acondicionadores de aire

Congeladores Refrigeradores Calentadores

Ciclo de Carnot Ciclos de compresión de vapor. Refrigerantes Refrigeración por absorción Bombas de calor

Sistemas de refrigeración

Alta temperatura, TC

Qs

Wciclo

Qe Baja temperatura, TF

Ciclo deCarnot 1-2 El gas se comprime adiabáticamente hasta el estado 2, cuya temperatura es Tc 2-3 El dispositivo se pone en contacto con el reservorio a Tc. El gas se expande isotérmicamente mientras recibe la energía Qc del reservorio caliente por transferencia de calor 3-4 El dispositivo se coloca de nuevo sobre la base aislada y se permite que el gas continúe expandiéndose, ahora adiabáticamentehasta la temperatura TF 4-1 El dispositivo se pone en contacto con el reservorio a TF. El gas se comprime isotérmicamente hasta su estado inicial mientras cede la energía QF al reservoiro frío por transferencia de calor
Diagrama P-V para un ciclo de potencia de Carnot realizado por un gas

Ciclo de Carnot

Ciclo de Carnot realizado por un gas en un dispositivo cilindro-pistón

Ciclo depotencia de Carnot realizado por una sustancia que cambia de fase

Sistemas de refrigeración

Sistemas de refrigeración con vapor Sistemas de refrigeración con compresión de vapor Refrigerantes Sistemas de compresión de vapor en cascada y multietapa Refrigeración por absorción Bomba de calor

Sistemas de refrigeración con vapor Consideraciones:
El ciclo lo realiza un refrigerante que circulaen estado estacionario. Todos los procesos son internamente reversibles. Transferencia de calor entre el refrigerante y cada foco ocurre sin diferencias de temperatura, no hay irreversibilidades externas.

Ciclo de Carnot de refrigeración con vapor

Sistemas de refrigeración con vapor Desviaciones respecto del ciclo de Carnot: Transferencia de calor entre el refrigerante y los focosCompresión húmeda Proceso de expansión desde líquido saturado en el estado 3´ hasta la mezcla líquido-vapor en el estado 4´

Sistemas de refrigeración por compresión con vapor

El calor transferido desde el espacio refrigerado al refrigerante a su paso por el evaporador, produce su vaporización. Para el volumen de control que incluye el evaporador, los balances de materia y energía dan el calortransferido por unidad de masa de refrigerante

h1-h4 =

Qe m

El refrigerante deja el evaporador y es comprimido a una presión relativamente alta por el compresor. Suponiendo que éste opera adiabáticamente, los balances de materia y energía dan el calor para el volumen de control que incluye al compresor es: WC h2-h1=

m

El refrigerante pasa a través del condensador, donde condensa y hayuna transferencia de calor desde el refrigerante al medio que lo enfría. Para el volumen de control que incluye la parte del refrigerante en el condensador, el calor transferido desde el refrigerante por unidad de masa de refrigerante es:

h2-h3 =

QS m

El refrigerante en el estado 3 entra en la válvula de expansión y se expande hasta la presión del evaporador. La presión del refrigerantedisminuye en la expansión adiabática irreversible y va acompañada de un aumento de la entropía específica. El refrigerante sale de la válvula en el estado 4 como una mezcla bifásica líquido-vapor. h4 = h3

En este sistema. La potencia de entrada es igual a la potencia del compresor, ya que la válvula de expansión no supone potencia de entrada o salida. Así: h1-h4 Qe/m =

W/m

h2-h1...