Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 11
EJEMPLO 11-7 Enfriamiento de una bebida enlatada mediante
un refrigerador termoeléctrico
Calor
rechazado
Calor
absorbido
Un refrigerador termoeléctrico, que es similar a una pequeña hielera, es activado
por medio de una batería de automóvil, y tiene un COP de 0.1. Si el
refrigerador enfría una bebida enlatada de 0.350 litros, de 20 a 4 °C en 30
minutos, determine la energía eléctrica promedio consumida por el refrigerador
termoeléctrico.
Solución Un refrigerador termoeléctrico con un COP especificado se usa
para enfriar una bebida enlatada. Se determinará la energía consumida por el
refrigerador termoeléctrico.
Suposiciones La transferencia de calor a través de las paredes del refrigerador
durante la operación es insignificante.
Propiedades Las propiedades de las bebidas enlatadas son las mismas que
las del agua a temperatura ambiente, r 1 kg/L y c 4.18 kJ/kg · °C (tabla
A-3).
Análisis La tasa de enfriamiento del refrigerador es, simplemente, la tasa de
disminución de la energía de la bebida enlatada,
m rV 11 kg >L 2 10.350 L 2 0.350 kg
Q enfriamiento mc ¢ T 10.350 kg 2 14.18 kJ >kg # °C 2 120 4 2°C 23.4 kJ
#
Q enfriamiento Q enfriamiento 23.4 kJ
0.0130 kW 13 W
¢ t 30 60 s
Entonces, la energía promedio consumida por el refrigerador es
#
W entrada Q #
enfriamiento
13 W
CO P R 0.10 130 W
Comentario En realidad, la energía consumida será mayor debido al calor
absorbido a través de las paredes del refrigerador.
–
FIGURA 11-29
Cuando una corriente pasa por
la unión de dos materiales diferentes, la
unión se enfría.
Placa caliente
–
+
Ambiente
caliente
Q H
Q L
p n p n p n
Placa fría
Espacio
refrigerado
FIGURA 11-30
Un refrigerador termoeléctrico.
+
I
RESUMEN
La transferencia de calor de regiones de temperatura inferior
a regiones de temperaturas más altas se llama refrigeración.
Los dispositivos que producen refrigeración se llaman refrigeradores,
y los ciclos en los que operan reciben el nombre
de ciclos de refrigeración. Los fluidos de trabajo utilizados
en los ciclos de refrigeración se llaman refrigerantes. Los
refrigeradores que se emplean con el fin de calentar un espacio
transfiriendo calor desde un medio más frío se llaman
bombas de calor.
El desempeño de los refrigeradores y de las bombas de
calor se expresa en términos del coeficiente de desempeño
(COP), definido como
Efecto de
Salida deseada
COP R
Entrada requerida enfriamiento
Entrada de trabajo
Efecto de
Salida deseada
COP BC
Entrada requerida calentamiento
Entrada de trabajo
Q L
W neto,entrada
Q H
W neto,entrada
El estándar de comparación para los ciclos de refrigeración
es el ciclo de Carnot invertido. Un refrigerador o una bomba
de calor que opera en el ciclo de Carnot invertido recibe el
nombre de refrigerador de Carnot o bomba de calor de Carnot,
y sus COP son
P O C R,Carnot
1
T H T L 1
1
COP BC,Carnot
1 T L >T H
El ciclo de refrigeración más empleado es el ciclo de refrigeración
por compresión de vapor. En un ciclo ideal de refrigeración
por compresión de vapor, el refrigerante entra al
compresor como un vapor saturado y se enfría hasta el estado
de líquido saturado en el condensador. Luego se estrangula
hasta la presión del evaporador y se evapora en tanto absorbe
calor del espacio refrigerado.