Practica De Refrigeracion

Objetivo:

El objetivo de esta práctica es que el alumno evalué el funcionamiento de una unidad de refrigeración por comprensión mecánica, a diferentes condiciones de operación.

Tabla de Lecturas.

Unidad 1 2 3 4 5 6

Entrada compresor T_1 °C 1 19 7 14 6 18

Salida compresor T_2 °C 66 71 63 56 60 64

Salida condensador T_3 °C 32 33 37 34 34 33

Entrada válv. expansión T_4 °C 27 17 28 21 29 21

Entrada evaporador T_5 °C -21 -25 -9 -9 -3 -5

Salida evaporador T_6 °C -9 -11 -2 -4 2 -3

Entrada agua condensador T_7 °C 23 22 21 22 19 18

Salida agua condensador T_8 °C 36 34 33 37 28 30

Presión condensador P_c Bar 9

manométrica 9

manométrica 9

manométrica 9

manométrica 9

manométrica 9

manométrica

Presión evaporador P_e Bar 0.7 0.7 1.5 1.5 2.2 2.2

Flujo de refrigerante m_r Kg/s 2.5 gr/s 2 gr/s 4.9 gr/s 4.6 gr/s 6.9 gr/s 6.5 gr/s

Flujo de agua m_w Kg/s 0.5 L/min 0.6 L/min 1.0 L/min 0.9 L/min 2.2 L/min 1.5 L/min

Voltaje evaporador V_e V 49 49 70 70 85 85

Corriente evaporador I_c A 6 6 8.8 8.8 10.7 10.7

Voltaje motor V_m V 120 120 120 120 120 120

Corriente motor I_m A 6.3 6.3 6.6 6.6 6.6 6.6

Fuerza dinamómetro F N 8 7.5 10.2 10 10.8 11

Velocidad compresor n_c rpm 470 480 475 470 465 480

Velocidad motor n_m rpm 1645 1680 1662.5 1645 1627.5 1680

Intercambiador No Si No Si No Si

Memoria de Calculo.

Sabiendo que 1bar=0.1MN/m^2

Para Lecturas 1 y 2, suministrándole 300 W al equipo.

Presión Condensador

P_c=9 bar

Calculando la presión absoluta

P_Abs=P_Atm+P_(Man.)

P_Abs=0.07433+0.9=0.978 MN/m^2

Presión Evaporador

P_e=0.7 bar

Calculando la presión absoluta

P_Abs=P_Atm+P_(Man.)

P_Abs=0.07433+0.07=0.148 MN/m^2

Para la lectura 1 se obtuvieron las siguientes entalpias del diagrama Presión Absoluta--Entalpia

h_1= 199 kJ/kg

h_2= 220 kJ/kg

h_3= 70 kJ/kg

h_4= 61 kJ/kg

h_5= 61 kJ/kg

h_6= 190 kJ/kg

Balances de Energía.

a) Compresor. Determinar el calor perdido

Q_p comp.=m_r (h_1-h_2 )+w_fc

Donde w_fc es la potencia al freno del compresor

w_fc=w_fm=0.15 F (2πN_m)/60

w_fc=w_fm=0.15 (8) 2π(1645)/60=206.72 W

Q_p comp.=(0.0025)(199-220)+206.72=206.67 W

b) Condensador

Q_pc=m_r (h_2-h_3 )+m_w C_Pw (T_7-T_8)

Sabiendo que el Calor especifico del agua es C_Pw=4.186 KJ/kg°C

Sabemos que 1 L/min=0.0123 Kg/s

Q_pc=(0.0025)(220-70)+(0.00615)(4.186)(23-36)=0.0403 W

c) Evaporador

c.1) Potencia o carga de refrigeración

Q_e=V_e 〖 I〗_e= (49)(6)= 294 W

c.2) Energía absorbida por el refrigerante en el evaporador

E_e=m_r (h_6-h_5 )=(0.0025)(190-61)=0.3225 W

c.3) Calor perdido

Q_pe=Q_e+m_r (h_5-h_6 )= 294+ (0.0025)(61-190)= 293.68 W

d) Intercambiador de calor

Q_p1=m_r [(h_6-h_1 )+(h_3-h_4 )]= (0.0025) [(190-199) + (70-61)]= 0

Coeficientes de operación del refigerador (COP)

1) 〖COP〗_1=Q_e/W_m

Donde la potencia al motor es igual W_m=V_m I_m (0.57)

〖COP〗_1=294/((120)(6.3)(0.57))=0.682

2) 〖COP〗_2=Q_e/W_fm =294/206.72=1.422

3) Del diagram P-h obtenemos h_2s

〖COP〗_3=(h_6-h_5)/(h_2s-h_1 )=(190-61)/(205-199)= 21.5

4) Del diagrama P-h obtenemos la temperatura baja (T_B) y la temperatura alta (T_A)

〖COP〗_4=T_B/(T_A-T_B )= (-30)/(40-(-30))= -0.428

Para la lectura 2 se obtuvieron las siguientes entalpias del diagrama Presión Absoluta--Entalpia

h_1= 202 kJ/kg

h_2= 230 kJ/kg

h_3= 72 kJ/kg

h_4= 55 kJ/kg

h_5= 55 kJ/kg

h_6= 185 kJ/kg

Balances de Energía.

a) Compresor. Determinar el calor perdido

Q_p comp.=m_r (h_1-h_2 )+w_fc

Donde w_fc es la potencia al freno del compresor

w_fc=w_fm=0.15 F (2πN_m)/60

w_fc=w_fm=0.15 (7.5) 2π(1680)/60=197.92 W

Q_p comp.=(0.002)(202-230)+197.92=197.864 W

b) Condensador

Q_pc=m_r (h_2-h_3 )+m_w C_Pw (T_7-T_8)

Sabiendo que el Calor especifico del agua es C_Pw=4.186 KJ/kg°C

Sabemos que 1 L/min=0.0123 Kg/s

Q_pc=(0.002)(230-72)+(0.0073)(4.186)(22-34)=-0.05 W

c) Evaporador

c.1) Potencia o carga de refrigeración

Q_e=V_e 〖 I〗_e= (49)(6)= 294 W

c.2) Energía absorbida por el refrigerante en el evaporador

E_e=m_r (h_6-h_5 )=(0.002)(185-55)=0.26 W

c.3) Calor perdido

Q_pe=Q_e+m_r (h_5-h_6 )= 294+ (0.002) (55-185)= 293.74 W

d) Intercambiador de calor

Q_p1=m_r [(h_6-h_1 )+(h_3-h_4 )]= (0.002) [(185-202) + (72-55)]= 0

Coeficientes de operación del refigerador (COP)

1) 〖COP〗_1=Q_e/W_m

Donde la potencia al motor es igual W_m=V_m I_m (0.57)

〖COP〗_1=294/((120)(6.3)(0.57))=0.682

2) 〖COP〗_2=Q_e/W_fm =294/197.864=1.485

3) Del diagram P-h obtenemos h_2s

〖COP〗_3=(h_6-h_5)/(h_2s-h_1 )=(185-55)/(205-202)= 43.333

4) Del diagrama P-h obtenemos la temperatura baja (T_B) y la temperatura alta (T_A)

〖COP〗_4=T_B/(T_A-T_B )= (-30)/(40-(-30))= -0.428

Para Lecturas 3 y 4, suministrándole 600 W al equipo.

Presión Condensador

P_c=9 bar

Calculando la presión absoluta

P_Abs=P_Atm+P_(Man.)

P_Abs=0.07433+0.9=0.978 MN/m^2

Presión Evaporador

P_e=1.5 bar

Calculando la presión absoluta

P_Abs=P_Atm+P_(Man.)

P_Abs=0.07433+0.15=0.224 MN/m^2

Para la lectura 3 se obtuvieron las siguientes entalpias del diagrama Presión Absoluta--Entalpia

h_1= 198 kJ/kg

h_2= 220 kJ/kg

h_3= 71 kJ/kg

h_4= 62 kJ/kg

h_5= 62 kJ/kg

h_6= 190 kJ/kg

Balances de Energía.

a) Compresor. Determinar el calor perdido

Q_p comp.=m_r (h_1-h_2 )+w_fc

Donde w_fc es la potencia al freno del compresor

w_fc=w_fm=0.15 F (2πN_m)/60

w_fc=w_fm=0.15 (10.2) 2π(1662.5)/60=266.367 W

Q_p comp.=(0.0049)(198-220)+266.367=266.259 W

b) Condensador

Q_pc=m_r (h_2-h_3 )+m_w C_Pw (T_7-T_8)

Sabiendo que el Calor especifico del agua es C_Pw=4.186 KJ/kg°C

Sabemos que 1 L/min=0.0123 Kg/s

Q_pc=(0.0049)(220-71)+(0.0123)(4.186)(21-33)=0.1122 W

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