transferencia

TRANSFERENCIA DE CALOR Y REFRIG

Ing° ELI GUAYAN H.

Universidad Cesar Vallejo

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Mecánica-Electrica

Transferencia de Calor y Refrigeración

Ing. Elí Guayán H.

Trujillo-Perú

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Ing° ELI GUAYAN H.

MÉTODOS DE REFRIGERACIÓN
1) Refrigerar.- En general refrigerar es obtener una temperatura más baja quela del
medio ambiente con

la finalidad de preservar, mantener las propiedades de

utilización, de consumo de productos y alimentos.
a) Expansión de un líquido refrigerante

T

Consideramos una expansión isotrópica a
baja presión para el

caso de cambio

de

estado
Donde 1-2 expansiónisotrópica en la región
del estado líquido 1-2’ es una

expansión

irreversible adiabática.Donde 3-4 expansiónisotrópica del fluido

Liquido+vapor

refrigerante en la región del estado bifásico;
s

3-4 es una expansión irreversible y adiabático
en el estado bifásico
El descenso de temperatura es mayor en la
región bifásica.

La primera ley de la termodinámica en sistema abierto es:
̇

∑ ̇ (

)

∑ ̇ (

)

Para una entrada y una salida:
̇

̇ *(

)

(

)(

)+

̇

̇

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Ing° ELI GUAYAN H.

CICLO DE COMPRESIÓN DE VAPOR
1) Modificación del ciclo de Carnot

Donde: h3 = h4 (expansión isoentálpica).

La compresión húmeda no se aplica por que el líquido refrigerante puede
quedar detenido en la culata del cilindro del pistón al subir este y con la
posibilidad de causar averías en las válvulas y porquetambién del líquido
refrigerante se mezclan con el aceite refrigerante formando una emulsión
abrasiva que va a desgastar el cilindro y válvulas, también en la compresión
húmeda los niveles de compresibilidad de la fase húmeda y liquida son
distintos, por lo tanto en la practica la compresión es seca.

Eficiencia de
compresión adiabática:
(

)

(

)

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Procesos:
1-2i

Proceso de compresión isoentropica desde vapor saturado hasta la
presión del condensador (en la zona del vapor sobrecalentado).

2i-3

Proceso isobárico de enfriamiento y condensación del refrigerante.

3-4

Proceso de estrangulamiento isoentálpico desde la presión del
condensador como liquido saturado hasta la presión del trabajo delevaporador.

4-1

Proceso isobárico de evaporación del refrigerante y es donde se da
el llamado efecto refrigerante útil.

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Ing° ELI GUAYAN H.

El diagrama P-h en la práctica de refrigeración es el más adecuado para hacer
un análisis cuantitativo de los ciclos de refrigeración por compresión ya que en
su representación los ciclos de refrigeración quedandeterminados por una
geometría más sencilla y además porque directamente con el podemos
determinar la entalpia en cada estado termodinámico y con ellos hacer los
correspondientes cálculos del balance energético.
 q1 :

efecto refrigerante útil = h 1 - h4 [KJ/Kg]

 WC :

h2 - h1 [KJ/Kg]

 q2 :

qCOND = h3 – h4 (Proceso isoentálpico).

Unidad clásica o tradicional de refrigeración
1 TONREFRIGERACIÓN (calor latente del hielo) ≈ 3.52 KW
[]
[ ]

̇[ ]


1 TON REFRIG: Unidad tradicional y se refiere al efecto refrigerante útil que puede
producir una tonelada de hielo mientras se funde en 24 horas.

Coeficiente de funcionamiento (COP)

̇
̇

Recomendado: 2.5 ≤ COP ≤ 7 por debajo de 2.5 muy poco aprovechamiento de la energía
invertida.

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CICLO DE REFRIGERACIÓN CON INTERCAMBIADOR DE CALOR

Ing° ELI GUAYAN H.

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Ing° ELI GUAYAN H.

Balance en el intercambiador de calor
De la primera ley:
̇

∑ ̇ (

)

∑ ̇ (

)

̇

Consideraciones:
̇




(no hay trabajo)

̇

(proceso adiabático)



∑ ̇ ( )

∑ ̇ (

)

Por lo tanto:
∑ ̇ ( )
̇

∑ ̇ (

̇

̇

)
̇...