ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA PRÁCTICA # 4 CICLO DE REFRIGERACIÓN – Parte A DATOS GENERALES Período: 2017-B Grupo de laboratorio: GR6 Nombre: Vásquez Carlos Fecha de realización: 21/12/2017 DATOS MEDIDOS 1.- Presiones y temperaturas medidas en el equipo de refrigeración DATOS Ubicación N°1 N°2 N°3 Entrada de la válvula 108 - - P1 [psig] solenoide Salida de evaporador y 42 - - P2 [psig] filtro P3 [psig] Entrada de compresor 42 - - P4 [psig] Salida de compresor 115 - - Entrada de la válvula 30.6 - - T1 [°C] solenoide T2 [°C] Salida de evaporador 13.5 - - T3 [°C] Entrada de compresor 11.6 - - T4 [°C] Salida de compresor 36.6 - - T5 [°C] Salida del condensador 31.6 - - Página 1 de 11 Equipo de refrigeración del laboratorio: Compresor Dispositivo expansión Condensador Evaporador b. Identificar los 4 elementos básicos de un equipo de refrigeración y tomar una foto de ellos. para saber que la foto es autoral) Compresor Dispositivo expansión Página 2 de 11 . Otro equipo diferente al del laboratorio: (incluir papel con su nombre y fecha junto al equipo o selfie. en: (4 pto) a. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA INFORME 1. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA Condensador Evaporador 2. Indique si las siguientes expresiones son Verdaderas (V) o Falsas (F) (2 ptos) (V) El calor latente de fusión es diferente al calor latente de vaporización. (F) El calor específico es el mismo para el agua tanto en estado líquido. (F) El calor específico es el mismo para un proceso a presión constante que a volumen constante. 3) Calor Específico (c ) c) Energía necesaria para elevar un grado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia d) Energía necesaria para que cambie de estado una sustancia. (F) La relación de calores específicos k. sin cambiar su estado 2) Calor Latente ( d) b) Forma de energía que se transfiere entre dos sistemas 3) Calor Sensible (a ) debido a una diferencia de temperaturas. Página 3 de 11 . (V) El calor específico varía con la temperatura. sólido y gaseoso. Una según corresponda (En el paréntesis escriba a. c o d) (2 ptos) a) Energía que genera una variación en la temperatura de 1) Calor (b ) una sustancia. b. es igual a Cv/Cp. 3. 972 13. (V) Una bomba de calor tiene los mismos elementos básicos que un aire acondicionado.6 Vapor 5 108 816.08 36.5 Vapor 3 42 361.972 11. P2. (V) El COP para un refrigerador puede ser mayor que 1.62 32.04 31. P4. P3.56 5. mezcla. Para los datos tomados del Aire Acondicionado tabule los siguientes datos: (2 ptos) Punto de Pmedida Pabs Tsat@Pabs Tmedida Estado (vapor. (2 ptos) Página 4 de 11 .04 30.56 5.6 Vapor 4 115 864. Sobre un diagrama T-s o P-h para el R-134a grafique el ciclo real de refrigeración donde se aprecien las líneas de presión P1.6 Líquido 2 42 361. Análisis [psig] [kPa] [°C] [°C] liquido) 1 108 816. Complete las siguientes afirmaciones (2 ptos) El sobrecalentamiento se mide a la entrada del compresor El subenfriamiento se mide a la salida del condensador La humedad del aire ambiente se condensa en el filtro deshidratador Se denomina a glide o deslizamiento (de un refrigerante) a la diferencia de temperaturas entre el punto de burbuja y el punto de rocío Un refrigerante azeotrópico es aquel cuya temperatura permanece constante durante su evaporación y condensación 5. y las temperaturas registradas durante la práctica.89 34.6 Líquido 6. 4. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA (F) Los refrigerantes R-22 y R-134A son zeotrópicos.62 32. 4 Página 5 de 11 .875kPa = 5. Realice un ejemplo de cálculo para el ciclo real con los datos tomados durante la práctica. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA 7. 𝑢𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝐴13.875 [kPa] 14.32 Presión (Mpa) 0.972 [°C] T𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 = 11. Entrada al compresor (h y s) P = Pman + Pbar Pman = Presión manométrica Pbar = Presión barométrica 101. P4. 𝐶𝑒𝑛𝑔𝑒𝑙 𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑝𝑜𝑙𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝í𝑎 𝑎 𝑃 = 0.5 [psia] = 361. por tanto. P2. P3. como es el caso de las entalpías o entropías. Las presiones de los manómetros analógicos pueden ser consideradas como referenciales.325[kPa] P = 42[psig] + 10. por tanto h5=h4) se obtuvieron 2) Recuerde que los valores de entalpía y entropía son referenciales y difieren de un autor a otro.6 [°C] ∴ 𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜. (2 ptos) Notas: 1) Si los valores no se obtienen de un cálculo.6°𝐶 Presión (Mpa) 0. P o asunciones como: expansión isoentálpica.7 [psi] T = Tsat@361. emplee la misma referencia (tabla termodinámica o diagrama) 3) Trabajar con las presiones P1.361 𝑀𝑃𝑎 𝑦 𝑇 = 11.5[psig] = 52. indique a partir de qué condiciones (datos de T. 3 [ ] kg kJ s2 = 0.17 0.90 270.361 2591 kJ ℎ1 = 259.66 20 265.1 [ ] kg kJ 𝑠1 = 0.6°𝐶 Presión (Mpa) 0.40 258.3 kJ h2 = 271.80 272.58 0.9263 [ ∗ K] kg Salida del condensador (h y s) T = 31.865 𝑀𝑃𝑎 𝑦 𝑇 = 36. 𝐶𝑒𝑛𝑔𝑒𝑙 𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑝𝑜𝑙𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝í𝑎 𝑎 𝑃 = 0.57 0.054 [kPa] 14.6 258.31 269.13 11.97 36.6 270.29 31.06 11. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA Entalpia Entalpia Presión Entalpia Temp.6 272.58 32 96.7 [psi] T = [email protected] 0.86 0.9467 [ ∗ K] kg Salida del compresor (h y s) P = Pman + Pbar Pman = Presión manométrica Pbar = Presión barométrica 101.57 36.5 [psia] = 865.325[kPa] P = 115[psig] + 10.32 260.31 267.90 Entalpia Entalpia Presión Entalpia Temp.80 Presión (Mpa) 0. (°C) (kJ/kgK) Temp (°C) (kJ/kgK) (Mpa) (kJ/kgK) 10 258.6[°C]𝑢𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝐴 − 11 𝑑𝑒 𝐶𝑒𝑛𝑔𝑒𝑙 Temperatura (°C) Entalpía (kJ/kgK) 30 93.45 40 274.69 10 256.5[psig] = 125.97 40 276.08 [°C] T𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 = 11.6 260. 𝑢𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝐴13.865 271. (°C) (kJ/kgK) Temp (°C) (kJ/kgK) (Mpa) (kJ/kgK) 31.06 0.6 [°C] ∴ 𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜.48 Página 6 de 11 .13 20 267.054kPa = 34. 325[kPa] P = 108[psig] + 10. 𝐶𝑒𝑛𝑔𝑒𝑙 𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑝𝑜𝑙𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝í𝑎 𝑎 T = 30.80 [kPa] 14.48 30.6 [°C] Temperatura (°C) Entalpía (kJ/kgK) 30 93.44 [ ] kg Se calcula la calidad debido a que el fluido se encuentra en mezcla a P2 utilizando la tabla A12 de Cengel. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA 31. con las entalpías.9 [ ] kg kJ s3 = 0.3506 [ ∗ K] kg Salida Expansión (h y s) Se asume una expansión isoentálpica kJ h5 = h4 = 94.04 [°C] T𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 = 30.5[psig] = 118.6 [°C] ∴ 𝐿í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑖𝑑𝑜.7 [psi] T = [email protected] kJ h4 = 94.054kPa = 32.6 95. 𝑢𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝐴11.6 [°C] T𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 = 30. Página 7 de 11 .9 kJ h3 = 95.6 94.44 [ ] kg kJ s4 = 0.5 [psia] = 816.58 32 96.3554 [ ∗ K] kg Entrada expansión (h y s) Se considera P1 Y T1como referencia para el cálculo de h4 y s4 P = Pman + Pbar Pman = Presión manométrica Pbar = Presión barométrica 101. 44 [ ] = 166.875𝐾𝑃𝑎 . 𝐶𝑒𝑛𝑔𝑒𝑙 𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑝𝑜𝑙𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝í𝑎 𝑎 𝑃 = 0.875𝐾𝑃𝑎 94.178 h𝑓𝑔@861.5°𝐶 Presión (Mpa) 0.89 0.325[kPa] P = 42[psig] + 10.695 [ ] kg ∗ K kg ∗ K kJ s5 = 0.5 259.84 13.233 [ ] 𝑦 𝑠𝑓𝑔 = 0.3571 [ ∗ K] kg Salida Evaporador (h y s) P = Pman + Pbar Pman = Presión manométrica Pbar = Presión barométrica 101.40 259.4 [ ] kg kg Calor Rechazado kJ kJ 𝑞𝑜𝑢𝑡 = ℎ2 − ℎ3 = 271. 𝑠𝑓 = 0.8 [ ] kg kJ 𝑠6 = 0.361 𝑀𝑃𝑎 𝑦 𝑇 = 13.875 [kPa] 14.361 260.875kPa = 5.8 kJ ℎ6 = 260.3 − 95.9527 [ ∗ K] kg Calor Añadido kJ kJ 𝑞𝑖𝑛 = ℎ6 − ℎ5 = 260.875𝐾𝑃𝑎 193.83 13.5 261.58 0.5 [psia] = 361.44 − 59.972 [°C] T𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 = 13.8 − 94.92 𝑥= = = 0.84 0.69 10 256.96 kJ kJ s5 = s𝑓@361.32 261.5[psig] = 52.32 Presión (Mpa) 0.5 [°C] ∴ 𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜.7 [psi] T = [email protected] 20 267.9 [ ] = 175. (°C) (kJ/kgK) Temp (°C) (kJ/kgK) (Mpa) (kJ/kgK) 10 258.4 Entalpia Entalpia Presión Entalpia Temp.4 [ ] kg kg Relación de Compresión Página 8 de 11 .66 20 265.875𝐾𝑃𝑎 + 𝑥𝑠𝑓𝑔@361. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA h𝑠 − h𝑓@861. 𝑢𝑠𝑜 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝐴13. 8 30.4 IDEAL RC .6 271.3506 Salida Expansión (asuma h=cte) 361.4 REAL RC .9 11.55 Qcomp [kJ/kg] .9527 Aire Banco RESULTADOS Acondicionado Hielo Qa [kJ/kg] .1 34. 172.1 0.3 0.1 31.55 𝑤𝑖𝑛 ℎ2 − ℎ1 12.52 0.9467 Salida Compresor (Pto4) 865. Tabule los resultados obtenidos. 175.4 Qr [kJ/kg] .05814 𝑟= = = 2. (Trabaje únicamente con la segunda toma de datos) (4 ptos) Punto P [kPa] T [°C] h [kJ/kg] s [kJ/kg*K] Entrada Compresor 361. 2.02404 COP 𝑞𝑖𝑛 ℎ6 − ℎ5 166.1 36.419 COP . 13.974 99.8 0.44 0.9 . Calcule el coeficiente de compresión politrópico y.4 𝐶𝑂𝑃 = = = = 13. en base a ello analice si se tuvo una compresión ideal (isoentrópica) o que desviaciones se tuvo.2 PREGUNTAS DE ANÁLISIS 9.3554 REAL Entrada Expansión (Pto1) 816.543 Qcomp [kJ/kg] . 18.08 99.9 13. 2. 12.6 95.52 0. 154.27 8.34 COP .3571 Salida Evaporador (Pto2) 361.6 94.9 0.9283 IDEAL Salida Compresor 865. 166.07 Qa [kJ/kg] . ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA 𝑣1 0.9 5.44 0.3752 Entrada Compresor (Pto3) 361.1 37.9263 Salida Condensador (Pto5) 865.9 0.3671 Salida Expansión 361.6 259. 8.5 260.18 272 0.4 Qr [kJ/kg] .9283 Entrada Expansión 865.419 𝑣2 0. (2 ptos) Página 9 de 11 .974 253.9 5. 94. ¿qué le indica sobre el funcionamiento del equipo? (2 ptos) Sobrecalentamiento |𝑇𝑠𝑎𝑡@361. Página 10 de 11 .6 − 34. Compare los valores de COP para el ciclo ideal y real. lo cual generaría pérdidas económicas.875 − 𝑇3 | = |5. transferencia de calor con el ambiente. El ciclo real de refrigeración tiene pérdidas. obteniendo así una leve desviación hacia la derecha respecto al proceso isentrópico del ciclo ideal de refrigeración.55 y 8.05 n =( ) = 1. en qué condiciones se encuentra. 10. por lo que podemos asumir que este proceso es muy cercano a un proceso adiabático durante la compresión en la refrigeración.48[°C] El sobrecalentamiento entre 3. (BOHN. esto ocurre ya que en el ciclo real se extrae una mayor cantidad de calor y al sobrecalentar el fluido antes de ingresar al compresor se genera menos trabajo en el mismo.972 − 11.5°C y 5. pero no demasiado ya que se puede generar mucho trabajo y disminuir el COP. significa que existe falta de gas por lo cual el equipo no se encuentra en un funcionamiento óptimo. por lo tanto al ingreso del compresor está ingresando vapor sobrecalentado que es bueno. por lo cual en el diagrama T-s se evidencia una desviación muy pequeña a la derecha.107 284. y si la cantidad de fluido es la indicada.9 El valor del coeficiente de compresión politrópica es de 1. Calcule el sobrecalentamiento y subenfriamiento.54 respectivamente. 11.75 865. procesos irreversibles y transferencia de calor a través de la tubería.11<k. ¿cuál es mayor y por qué? (2 ptos) El COP del ciclo real es mayor al COP del ciclo ideal con un valor de 13. Calcular el sobrecalentamiento y subenfriamiento nos permite determinar el estado del equipo.64[°C] Subenfriamiento |𝑇5 − 𝑇𝑠𝑎𝑡@865.75 361.08| = 2. 2008) CONCLUSIONES (2 ptos) Carlos Vásquez A través del sobrecalentamiento y subenfriamiento se puede mejorar el proceso por ejemplo se requiere vapor sobrecalentado en la entrada del compresor para evitar daños del mismo.5 °C nos indica que solo ingresa vapor al compresor. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA 𝑛−1 𝑇𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑛 =( ) 𝑇𝑖𝑛 𝑃𝑖𝑛 n−1 309. pero al ingreso de la válvula de estrangulamiento hay burbujas de gas. esto sucede por la fricción del compresor. y pérdidas por elementos en la máquina.05 | = |31.6| = 5.107 es decir está entre n<1. por lo tanto no se obtuvo una compresión isentrópica. Página 11 de 11 . (2016). ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA BIBLIOGRAFÍA BOHN. EMERSON.emersonflowcontrols.). Ed. (McGraw-Hill. Guía de Instalación y Mantenimiento. (2012).com.) España. Emerson Electric. Instalación del sistema de refrigeración.aspx Yunus A. Termodinámica (7 ed. (2008). C.mx/pages/PageNotFound. Obtenido de http://www.