Trabajo Conveccion Libre Parte Final








TRABAJO DE CONVECCION LIBRE



MAURICIO BALDOVINO SANTANDER
CODIGO: 200046768



ING. ANTONIO BULA SILVERA



TRANSFERENCIA DE CALOR





BARRANQUILLA, ATLANTICO
03/05/15

TRABAJO DE TRANSFERENCIA DE CALOR – CONVECCIÓN LIBRE
Trabajo individual: No se admite colaboración de ninguna clase. Sólo trabaja el estudiante.
Se tiene un sistema de refrigeración por compresión de vapor que utilizarefrigerante 410 A. El líquido condensa a 45°C y evapora a 5°C. La capacidad de enfriamiento de la nevera es de 500 W.
Para la condensación del refrigerante se usa un intercambiador de calor de placa como el que se muestra a continuación.

http://tecno2aulavirtual.blogspot.com/2013_03_01_archive.html
El ancho (de izquierda a derecha) es de 400 mm.
La velocidad del vapor entrando al condensador esde 5 m/s.
El espesor de las aletas es de 0.7 mm, hechas de aluminio. El pitch de las aletas es de 2 mm.
La separación entre tubos es de 5 veces el diámetro de la tubería.
El factor de transferencia de calor al interior de la tubería por cambio de fase es de 8 kW/m2.°C
La tubería es de cobre de 2 mm de espesor.
El aire externo está a presión atmosférica
La temperatura externa es de 30 °C.
Asuma uncompresor de refrigeración con eficiencia isentrópica del 70%.
Calcule el área de transferencia de calor externa para este sistema.
ANALISIS TERMODINÁMICO
Para resolver el problema planteado es necesario analizarlo como un ciclo de refrigeración por compresión de vapor, cabe resaltar que el sistema se modelara como un ciclo refrigeración ideal y por ende se despreciaran las caídas de presión tantoen el condensador como en el evaporador.

A continuación se definen cada uno de los estados termodinámicos utilizando las tablas del refrigerante 410A
Estado 1:
Vapor Saturado h1=423,9
T1 = 5°C
P1 = Psat@5°C S1=1,8049

Estado 2s:
S2s= S1= 1,8049 h2s=
P2s=P3= 2726,1

Realizamos interpolación doble en la tabla del refrigerante410A la cual se encuentran a vapor sobrecalentado y obtenemos:







Se obtiene las entalpias a las presiones de 2600 y 2800 kPa:
X1 = 451,473 X2 = 453,551
Se realiza otra interpolación para encontrar la entalpia a la presión de 2726,1 kPa tenemos:



h2s = 452,79
Además, tenemos que laeficiencia isentrópica de un compresor es:

Donde, =0,7
: eficiencia isentrópica del compresor




Estado 2g: Definiremos un nuevo estado a vapor saturado a la entrada del condensador.
Vapor Saturado
P2g=P3= 2726.1 kPa h2g= 119,085
T2g=45°C v2g=0.0084
2g=119,047
Estado 3: Establecemos un nuevo estado a liquido saturadoa la entrada de la válvula.
Liquido Saturado
T3= 45°C h3=276,7
P3=2726.1 kPa
Estado 4: Existe un proceso isoentálpico entre el estado 3 y 4 por ende:
h4=h3= 276,7
Por otra parte, se realiza un balance de masa y de energía para el evaporador para calcular el flujo másico a través de este:

Figura 1.
Balance de masa: Σi - Σo = 0 ec.1
i = o= r-410A
Como se ilustraen la figura 1 tenemos:
Balance de energía: L - W + Σ ihi - Σ oho = 0
L = r-410A4-1
L = r-410A (h1-h4)
R-410A =
R-410A =
R-410A =
Después de obtener el flujo másico del refrigerante R-410A, hallamos el diámetro interno de la tubería de cobre
R-410A = *V*A
: Densidad del refrigerante; =
v: velocidad del refrigerante; v = 5
A: el área transversal
R-410A = *V**
in =
in = 2.7 mm
o = 6.7 mmPor otro lado, sabemos de antemano que la separación entre tubos es 5 veces el diámetro exterior (do) y tenemos:
ST = 5*do
ST = 33.5 mm = 0.0335 m

Posteriormente, calculamos el flujo de calor en el condensador el cual está en cambio de fase y se obtiene:
h = r-410Ahfg
Donde, hfg@45°C : entalpia del cambio de fase
h = *(149,3)
h = 0,5071 kW = 507,1 W

Asumiendo H=1,7m para encontrar el número de...