Ejercicio 1. Sistema de Refrigeración (Ciclo ideal)

...

Tal como en el apartado anterior, se utilizó la ecuación 2 para convertir el valor de flujo volumétrico; mientras que el flujo de masa se calculó con la ecuación 3 y empleando la misma suposición, pero ahora considerando que la temperatura en el punto tres es de 39°C, por lo que la densidad del refrigerante es de 1157, de esta forma se obtiene la sigueinte tabla:[pic 53]

Estado

[pic 54]

[pic 55]

1

-

9.64E-4

2

-

3

83.33E-8

4

-

Tabla 6. Flujo volumétrico y másico.

Posteriormente, se obtuvieron los parámetros del ciclo real empleado las ecuaciones de 4 a 10; de modo que con los valores de la tabla 5, se obtiene:

[[pic 56][pic 57]

[[pic 58][pic 59]

[kW][pic 60]

[TR][pic 61]

[pic 62]

0.1

0.028

-0.1355

-0.0385

0.16445

Tabla 7. Parámetros del ciclo de refrigeración por compresión ideal.

[pic 63]

[pic 64]

[pic 65]

1.355

4.839

257.12%

Tabla 8. Coeficientes de desempeño y porcentaje de error.

Realice un diagrama T-s del ciclo de refrigeración real, e indique la ubicación del compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador. Además, indique la ubicación de los estados 1, 2, 3 y 4.

[pic 66]

Figura 1. Diagrama T-S de un ciclo de refrigeración real.

Análisis de resultados.

¿Qué le agregarías o modificarías al sistema para hacer que funcione con mayor eficiencia, y por qué?

Tomando en cuenta que el COPR de un refrigerador es una relación directa entre la potencia de refrigeración (QL) y la potencia de entrada, lo mejor que se puede hacer para incrementar la eficiencia es aumentar el QL. Es decir, lo que se debe buscar es que el flujo de calor frío, como se le conoce comúnmente, sea mayor y a su vez, de ser posible, buscar reducir la potencia de entrada que requiere el refrigerador para funcionar. Podemos lograrlo si aumentamos la diferencia de temerpaturas (o de entalpías, que en este caso van de la mano) para que la diferencia de (h4-h1) nos proporcione un valor más grande de QL logrando así que nuestro COPR aumente.

¿En que me ayuda ver la capacidad de refrigeración (QL) en toneladas de Refrigeración?

Da una noción más real de la capacidad de enfriamiento del sistema, pues toma como referencia la cantidad de energía térmica necesaria para congelar un tonelada corta de agua en 24 horas.

Según mi resultado ¿Cuánta cantidad de agua le debo de introducir a mi congelador para que en 24hrs pueda estar totalmente congelada?

Por definición, una tonelada de refrigeración representa la cantidad de calor absorbido por una tonelada corta de agua para congelarse en 24 horas; dado que no se sabe la temperatura inicial del agua, se puede asumir que está a 0° C, y que sólo requiere calor latente para completar la fusión del líquido.

Tomando el resultado del ciclo real, donde = 0.0385 TR y sabiendo que una tonelada corta equivale a 907.18 kg, se puede obtener la cantidad de hielo haciendo el producto entre ambos valores. De este modo, se pueden obtener 35 kg de hielo si se introduce dicha cantidad de agua a cero grados centigrados y se deja enfriar por un día entero. [pic 67]

¿Cuánto varía el COPR si se aumenta la presión de salida del compresor un 10 %? C,

Sucede que si aumentamos en un 10% la entalpía h2 a la salida del compresor, nos topamos con que el valor de la potencia decae demasiado, tanto que se vuelve negativo, esto nos afecta mucho a nuestro COPR, porque indica que no puede operar, es importante tomar en cuenta que para los valores de diseño que se proponen a la hora de construir un refrigerador, debemos tomar en cuenta los valores óptimos. En este caso para nuestro refrigerante, es notorio que una vez que se le aumenta la presión a la salida, manteniendo la temperatura, el valor de la entalpía se reduce considerablemente. Lo lógico sería pensar que el COPR disminuiría porque una mayor entalpía dos se debería traducir en mayor potencia y, por ende, se afectaría el COPR por la división de (QL/W)

¿Qué sucede si se disminuye la presión de entrada un 10 %?

Disminuir la presión de entrada de un compresor hará que la entalpía h1 aumente su valor, esto provocará que la diferencia entre entalpías h2-h1 sea menor por un valor de 276kW lo cual de la misma manera va a afectar al valor del COPR, pero en este caso lo va a aumentar, por la relación que se presenta entre (QL/W) y como la entalpía h1 también se encuentra involucrada en la eciación que nos da el calor removido del espacio refrigerado, entonces hará que el valor sea mayor logrando que aumente el coeficiente de eficiencia de nuestro refrigerador.

Conclusión

Dentro de nuestro reporte tenemos grandes porcentajes de errores entre lo que debe de dar idealmente y lo que nos debe de dar realmente. Consideramos que los problemas deben de radicar en las suposiciones que se hicieron a la hora de calcular el flujo másico, de la misma manera también se hicieron otras suposiciones a lo largo de la elaboración del reporte. Cabe resaltar que siempre que se toman mediciones con el ojo humano, hay una alta posibilidad de error o de que