Termodinámica, ciclo de Carnot

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DESARROLLO de la tarea

• Describa las características de los ciclos reales e ideales de refrigeración de vapor, incluya los diagramas T vs s para cada proceso y explique. (1 punto)

Iniciare por describir el ciclo ideal, que se entiende que es una mejora del ciclo de Carnot donde se evapora el refrigerante antes de lograr la compresión, resultado de esto se logra el ciclo ideal, ciclo más utilizado actualmente por los sistemas de refrigeración, aire acondicionado y refrigeración. Además, se entiende que el ciclo ideal posee 4 etapas que van enlazadas entre un proceso y otro.

Compresión Isentrópica en el Compresor (Proceso 1-2): En etapa el refrigerante existe como vapor saturado en el estado 1 y la presión aumenta isoentrópicamente después de ingresar al compresor hasta que alcanza la presión del condensador. Al llegar al estado 2, el refrigerante que se encuentra como vapor sobrecalentado pasa a través del condensador, libera calor al entorno circundante en el condensador y se descarga en forma de un líquido saturado más alto que la temperatura ambiente del proceso, y la temperatura aumenta a una temperatura mucho más alta que la temperatura ambiente del proceso. del medio circundante.

Eliminación de calor a presión constante en el condensador (Proceso 2-3): En esta etapa el refrigerante en el estado 3 se estrangula a la presión del evaporador mediante una válvula o un tubo capilar.

Estrangulamiento en el dispositivo de expansión (proceso 3-4): En esta etapa ingresa al evaporador con vapor húmedo de baja calidad, luego de recibir el calor del medio refrigerante, se evapora por completo, y luego regresa al compresor.

Absorción de calor a presión constante en el evaporador (procedimiento 4-1): En etapa el calor es absorbido por el refrigerante, donde el calor se disipa al aire y que actúa como disipador

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Dado lo anterior podemos indicar que existen diferencias entre los ciclos reales e ideales de refrigeración que radican principalmente en la irreversibilidad del sistema tales como: la fricción del fluido que genera caídas de presión y la transferencia de calor desde y hacia los alrededores, de acuerdo con el siguiente diagrama podemos apreciar lo antes mencionado.

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Dado el esquema y lo antes mencionado indicara las diferencias entre ambos procesos.

En el Proceso 1: Este estado es difícil de controlar con tanta precisión, por lo que el sistema está diseñado para que el refrigerante llegue al compresor ligeramente sobrecalentado para garantizar la evaporación completa cuando ingrese al compresor.

En esta etapa podemos indicar que las líneas que conectan el compresor con el evaporador son largas, crean caídas de presión debido a la fricción del fluido con las tuberías y transfieren calor del entorno circundante.

Los efectos de aumento de entropía de la fricción y la transferencia de calor pueden aumentar o disminuir la entropía según la dirección, es decir, si la transferencia es hacia el entorno circundante o desde el entorno circundante.

El objetivo es lograr un estado líquido subenfriado para garantizar que el refrigerante llegue completamente a la válvula de expansión o tubo capilar en estado líquido, ya que en un proceso ideal el refrigerante sale del condensador como líquido saturado.

• Compare las características del amoniaco y del 134a como refrigerantes e indique las ventajas y desventajas de cada uno. Señale cuál seleccionaría para un sistema industrial de refrigeración (2 puntos)

Amoniaco:

El amoníaco (NH3) se caracteriza por un punto de ebullición relativamente normal (–33,3 °C) y una gran capacidad de volumen, lo que da como resultado tubos de amoníaco más pequeños. Se utiliza principalmente para la refrigeración de alimentos, como la conservación de frutas, verduras, carnes y pescados frescos; refrigeración de bebidas, cerveza, leche y queso; congelación de helados y otros alimentos; fabricación de hielo, refrigeración a baja temperatura en la industria farmacéutica, etc.

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