Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Medio circundante,
como el aire de la cocina
FIGURA 6-19
Componentes básicos de un sistema de
refrigeración y sus condiciones de operación
características.
800 kPa
30 °C
Válvula de
expansión
120 kPa
–25 °C
Condensador
Evaporador
Q L
Q H
Espacio refrigerado
Compresor
800 kPa
60 °C
120 kPa
–25 °C
W neto,entrada
Ambiente caliente
a T H > T L
R
Q H
Q L
Espacio refrigerado
frío a T L
Entrada
requerida
W neto,entrada
Salida
deseada
FIGURA 6-20
El objetivo de un refrigerador es eliminar
Q L de un espacio enfriado.
El refrigerante entra al compresor como vapor y se comprime hasta la presión
del condensador, posteriormente sale del compresor a una temperatura
relativamente alta y se enfría y condensa a medida que fluye por los serpentines
del condensador rechazando calor al medio circundante. Después entra
al tubo capilar donde su presión y temperatura caen de forma drástica debido
al efecto de estrangulamiento. Luego, el refrigerante a temperatura baja
entra al evaporador, donde se evapora absorbiendo calor del espacio refrigerado.
El ciclo se completa cuando el refrigerante sale del evaporador y vuelve
a entrar al compresor.
En un refrigerador doméstico, el compartimiento del congelador donde el
refrigerante absorbe calor sirve como evaporador, mientras que el serpentín
situado comúnmente detrás del refrigerador, donde el calor se disipa hacia el
aire de la cocina, sirve como condensador.
El esquema de un refrigerador se muestra en la figura 6-20. Aquí, Q L es la
magnitud del calor eliminado del espacio refrigerado a temperatura T L , Q H es
la magnitud del calor rechazado hacia el medio caliente a temperatura T H y
W neto,entrada es la entrada de trabajo neto al refrigerador. Como se explicó, Q L
y Q H representan magnitudes, por lo tanto son cantidades positivas.
Coeficiente de desempeño
La eficiencia de un refrigerador se expresa en términos del coeficiente de
desempeño (COP, siglas de coefficient of performance), el cual se denota
mediante COP R . El objetivo de un refrigerador es remover calor (Q L ) del espacio
refrigerado. Para lograr este objetivo, se requiere una entrada de trabajo de
W neto,entrada . Entonces, el COP de un refrigerador se puede expresar como
COP R
Salida deseada
Entrada requerida Q L
(6-7)
W neto,entrada
Esta relación también se puede expresar en forma de tasa reemplazando Q L
por Q . L y W neto,entrada por W . neto,entrada.
El principio de conservación de la energía para un dispositivo cíclico requiere
que
W neto, entrada Q H Q L 1kJ 2 (6-8)