Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 11
Ciclos ideales y reales de refrigeración
por compresión de vapor
11-5C ¿El ciclo ideal de refrigeración por compresión de
vapor tiene algunas irreversibilidades internas?
11-6C ¿Por qué no se reemplaza la válvula de estrangulación
por una turbina isentrópica en el ciclo ideal de refrigeración por
compresión de vapor?
11-7C Se propone usar agua en vez de refrigerante 134a
como fluido de trabajo en aplicaciones de acondicionamiento
de aire cuando la temperatura mínima no caiga nunca por
debajo del punto de congelación. ¿Apoyaría usted esta propuesta?
Explique.
11-8C En un sistema de refrigeración, ¿recomendaría usted
condensar el refrigerante 134a a una presión de 0.7 o de 1.0
MPa si el calor se va a rechazar a un medio de enfriamiento a
15 °C? ¿Por qué?
11-9C ¿El área comprendida dentro de un ciclo en un
diagrama T-s representa la entrada neta de trabajo para el
ciclo de Carnot invertido? ¿Y para el ciclo ideal de refrigeración
por compresión de vapor?
11-10C Considere dos ciclos de refrigeración por compresión
de vapor. El refrigerante entra a la válvula de estrangulación
como líquido saturado a 30 °C en un ciclo y como líquido
subenfriado a 30 °C en el otro. La presión del evaporador para
ambos ciclos es la misma. ¿Cuál ciclo piensa usted que tendrá
un COP más alto?
11-11C El COP de los ciclos de refrigeración por compresión
de vapor mejora cuando el refrigerante se subenfría antes
de que entre a la válvula de estrangulación. ¿Se puede subenfriar
indefinidamente el refrigerante para maximizar este
efecto, o hay un límite inferior? Explique.
11-12E Un refrigerador opera en el ciclo ideal de refrigeración
por compresión de vapor y usa refrigerante 134a como
fluido de trabajo. El condensador opera a 300 psia, y el evaporador
a 20 °F. Si estuviera disponible un dispositivo de
expansión adiabática y reversible, y se usara para expandir el
líquido que sale del condensador, ¿cuánto mejoraría el COP
usando este dispositivo en lugar de un dispositivo de estrangulación?
Respuesta: 16.5 por ciento
11-13 Un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor
que usa refrigerante 134a como fluido de trabajo mantiene un
condensador a 1.000 kPa y el evaporador a 4 °C. Determine el
COP de este sistema y la cantidad de potencia necesaria para proporcionar
una carga de enfriamiento de 400 kW.
Respuestas: 6.46, 61.9 kW
11-14 Un refrigerador usa refrigerante 134a como fluido de
trabajo y opera en un ciclo ideal de refrigeración por compresión
de vapor entre 0.12 y 0.7 MPa. El flujo másico del refrigerante
es 0.05 kg/s. Muestre el ciclo en un diagrama T-s con
respecto a las líneas de saturación. Determine a) la tasa de
remoción de calor del espacio refrigerado y la entrada de potencia
al compresor, b) la tasa de rechazo de calor al entorno y
c) el coeficiente de desempeño.
Respuestas: a) 7.41 kW, 1.83 kW, b) 9.23 kW, c) 4.06
2
W˙
entrada
Condensador
Compresor
1
˙
Q L
Q˙
H
Evaporador
FIGURA P11-13
3
Dispositivo de
estrangulación
11-15 Repita el problema 11-14 para una presión de condensador
de 0.9 MPa.
11-16 Si la válvula de estrangulación en el problema 11-14
se reemplaza por una turbina isentrópica, determine el porcentaje
de aumento en el COP y en la tasa de remoción de calor
del espacio refrigerado.
Respuestas: 4.2 por ciento, 4.2 por ciento
11-17 Entra refrigerante 134a al compresor de un refrigerador
como vapor sobrecalentado a 0.20 MPa y 5 °C a razón
de 0.7 kg/s, y sale a 1.2 MPa y 70 °C. El refrigerante se enfría
en el condensador a 44 °C y 1.15 MPa, y se estrangula a 0.2
MPa. Despreciando cualquier transferencia de calor y cualquier
caída de presión en las líneas de conexión entre los componentes,
muestre el ciclo en un diagrama T-s con respecto a
las líneas de saturación, y determine a) la tasa de remoción de
calor del espacio refrigerado y la entrada de potencia al compresor,
b) la eficiencia isentrópica del compresor, y c) el COP
del refrigerador.
Respuestas: a) 9.42 kW, 3.36 kW; b) 74.1 por ciento; c) 2.60
11-18E Un refrigerador usa refrigerante 134a como su fluido
de trabajo y opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión
de vapor. El refrigerante se evapora a 5 °F y se condensa
a 180 psia. Esta unidad proporciona una carga de enfriamiento
de 45,000 Btu/h. Determine el flujo másico de refrigerante y la
potencia que necesitará esta unidad.
11-19E Usando software EES (u otro), repita el problema
11-18E si se usa amoniaco en lugar de
refrigerante 134a,
11-20 Un refrigerador comercial con refrigerante 134a como
fluido de trabajo se usa para mantener el espacio refrigerado
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