Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 11
En este sistema, el refrigerante líquido se expande en la primera válvula de
expansión hasta la presión de la cámara de vaporización instantánea, que es
la misma que la presión entre las etapas del compresor. Parte del líquido se
evapora durante este proceso. Este vapor saturado (estado 3) se mezcla con
el vapor sobrecalentado del compresor de baja presión (estado 2), y la mezcla
entra al compresor de presión alta en el estado 9. Esto es, en esencia, un
proceso de regeneración. El líquido saturado (estado 7) se expande a través de
la segunda válvula de expansión hacia el evaporador, donde recoge calor del
espacio refrigerado.
El proceso de compresión en este sistema es similar a una compresión de
dos etapas con interenfriamiento, y el trabajo del compresor disminuye. Debe
tenerse cuidado en las interpretaciones de las áreas en el diagrama T-s en este
caso, dado que los flujos másicos son diferentes en las distintas fases del ciclo.
EJEMPLO 11-5 Un ciclo de refrigeración de dos etapas
con una cámara de vaporización instantánea
Considere un sistema de refrigeración por compresión de dos etapas que opera
en los límites de presión de 0.8 y 0.14 MPa. El fluido de trabajo es el refrigerante
134a. El refrigerante sale del condensador como un líquido saturado
y es estrangulado hacia una cámara de vaporización instantánea que opera a
0.32 MPa. Parte del refrigerante se evapora durante este proceso de vaporización
instantánea, y este vapor se mezcla con el refrigerante que sale del
compresor de baja presión. La mezcla se comprime luego hasta la presión del
condensador mediante el compresor de alta presión. El líquido en la cámara
de vaporización instantánea se estrangula hasta la presión del evaporador y
enfría el espacio refrigerado cuando se evapora en el evaporador. Suponiendo
que el refrigerante sale del evaporador como un vapor saturado y que ambos
compresores son isentrópicos, determine a) la fracción del refrigerante que se
evapora cuando se estrangula hacia la cámara de vaporización instantánea, b)
la cantidad de calor extraído del espacio refrigerado y el trabajo del compresor
por unidad de masa del refrigerante que circula a través del condensador y c)
el coeficiente de desempeño.
Solución Se considera un sistema de refrigeración por compresión de dos
etapas que opera en los límites de presión especificados. Se determinarán la
fracción del refrigerante que se evapora en la cámara de vaporización instantánea,
el calor extraído, la entrada de trabajo por unidad de masa y el COP.
Suposiciones 1 Existen condiciones estacionarias de operación. 2 Los cambios
en las energías cinética y potencial son despreciables. 3 La cámara de
vaporización instantánea es adiabática.
Propiedades Las entalpías del refrigerante en diversos estados se determinan
a partir de las tablas de refrigerante y se indican sobre el diagrama T-s.
Análisis El ciclo de refrigeración se muestra en un diagrama T-s en la figura
11-15. Observe que el refrigerante deja al condensador como líquido saturado
y entra al compresor de presión baja como vapor saturado.
a) La fracción del refrigerante que se evapora cuando se estrangula en dirección
a la cámara de vaporización instantánea es simplemente la calidad en el
estado 6, esto es
h 6 h f 95.47 55.16
x 6
h fg 196.71
0.2049
b) La cantidad de calor removido del espacio refrigerado y la entrada de trabajo
del compresor por unidad de masa de refrigerante que circula a través
del condensador son