Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

309
CAPÍTULO 6
Ambiente caliente
a T H = 300 K
Refrigerador
reversible
COP R = 11
Refrigerador
irreversible
COP R = 7
Espacio refrigerado frío
a T L = 275 K
Refrigerador
imposible
COP R = 13
FIGURA 6-51
Ningún refrigerador puede tener un COP
mayor que otro reversible que opera
entre los mismos límites de
temperatura.
y
1
COP (6-21)
HP,rev
1 T L T H
Éstos son los coeficientes de desempeño más altos que puede tener un refrigerador
o una bomba de calor que opera entre los límites de temperatura T L y T H .
Los refrigeradores o bombas de calor reales que operan entre estos límites de
temperatura (T L y T H ) tienen menores coeficientes de desempeño (Fig. 6-51).
Los coeficientes de desempeño de refrigeradores reales y reversibles que
operan entre los mismos límites de temperatura se pueden comparar como
sigue:
6 COP R,rev refrigerador irreversible
COP R • COP R,rev refrigerador reversible
(6-22)
7 COP R,rev refrigerador imposible
Si se reemplazan los COP R por COP HP en la ecuación 6-22 se obtiene una
relación similar para las bombas de calor.
El COP para un refrigerador o bomba de calor reversible es el valor teórico
máximo para los límites de temperatura especificados. Los refrigeradores o
bombas de calor reales pueden aproximarse a estos valores cuando se mejoran
sus diseños, pero nunca pueden alcanzarlos.
Como nota final, los COP de refrigeradores y bombas de calor disminuyen
cuando T L decrece, es decir, requiere más trabajo absorber calor de medios
de temperatura menor. Cuando la temperatura del espacio refrigerado se
aproxima a cero, la cantidad de trabajo requerida para producir una cantidad
finita de refrigeración se aproxima a infinito y COP R tiende a cero.
EJEMPLO 6-6 Ciclo de refrigeración de Carnot operando
en el domo de saturación
Un ciclo de refrigeración de Carnot se lleva a cabo en un sistema cerrado en
la región de mezcla de líquido y vapor saturado, usando 0.8 kg de refrigerante
R-134a como fluido de trabajo (Fig. 6-52). Las temperaturas máxima y
mínima en el ciclo son 20 y –8 °C, respectivamente. Se sabe que el refrigerante
es líquido saturado al final del proceso de rechazo de calor, y el trabajo
neto de entrada al ciclo es 15 kJ. Determine la fracción de la masa del refrigerante
que se vaporiza durante el proceso de adición de calor, y la presión al
final del proceso de rechazo de calor.
T
20 °C
8 °C
4
FIGURA 6-52
Esquema para el ejemplo 6-6.
1
Q H
3
2
Q L
V