Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CICLOS DE REFRIGERACIÓN
T
0.72 MPa
26 °C
3
0.15 MPa
4
Q L
Q H
2s
1
2 0.8 MPa
50 °C
W entrada
0.14 MPa
–10 °C
FIGURA 11-8
Diagrama T-s para el ejemplo 11-2.
s
Análisis El ciclo de refrigeración se muestra en un diagrama T-s en la figura
11-8. Note que el refrigerante sale del condensador como un líquido comprimido
y entra al compresor como vapor sobrecalentado. Las entalpías del refrigerante
en varios estados se determinan a partir de las tablas del refrigerante
como
h 4
h 1 246.36 kJ/kg
h 2 286.69 kJ/kg
h 3
h f a 26 °C 87.83 kJ/kg
h 3 (estrangulamiento) ⎯→ h 4 87.83 kJ/kg
a) La tasa de remoción de calor del espacio refrigerado y la entrada de potencia
al compresor se determinan por sus definiciones:
# #
Q L m 1h 1 h 4 2 10.05 kg >s 231246.36 87.832 kJ >kg 4 7.93 kW
y
P 1
T 1
P 2
T 2
P 3
T 3
0.14 MPa
0.8 MPa
50 °C
0.72 MPa
26 °C
# #
W entrada m 1h 2 h 1 2 10.05 kg >s 231286.69 246.362 kJ >kg 4 2.02 kW
10 °C C
h 2s h 1
b) La eficiencia isentrópica del compresor se obtiene de
donde la entalpía en el estado 2s (P 2s 0.8 MPa y s 2s s 1 0.9724 kJ/kg
· K) es 284.21 kJ/kg. Por lo tanto,
284.21 246.36
h C 0.939 o 93.9%
286.69 246.36
c) El coeficiente de desempeño del refrigerador es
#
Q L 7.93 kW
CO P R #
W 2.02 kW 3.93
entrada
h 2 h 1
Comentario Este problema es idéntico al que se trabajó en el ejemplo 11-1,
excepto porque el refrigerante se sobrecalienta un poco a la entrada del compresor
y se subenfría a la salida del condensador. Además, el compresor no
es isentrópico. Como resultado, la tasa de eliminación de calor del espacio
refrigerado aumenta (en 10.4 por ciento), pero la entrada de potencia al compresor
aumenta aún más (en 11.6 por ciento). Por consiguiente, el COP del
refrigerador disminuye de 3.97 a 3.93.
11-5 ■ ANÁLISIS DE LA SEGUNDA LEY DEL CICLO DE
REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE VAPOR 1
Considere el ciclo de refrigeración por compresión de vapor que opera entre un
medio de baja temperatura a T L , y un medio de alta temperatura a T H , como se
muestra en la figura 11-9. El COP máximo de un ciclo de refrigeración que opera
entre los límites de temperatura de T L y T H se dio en la ecuación 11-4 como
1
Esta sección es en gran medida una contribución del profesor Mehmet Kanoglu, de la Universidad
de Gaziantep.