Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CICLOS DE REFRIGERACIÓN
a 30 °C rechazando su calor de desecho a agua de enfriamiento
que entra al condensador a 18 °C a razón de 0.25
kg/s y sale a 26 °C. El refrigerante entra al condensador a
1.2 MPa y 65 °C y sale a 42 °C. El estado a la entrada del
compresor es de 60 kPa y 34 °C y se estima que el compresor
gana un calor neto de 450 W del entorno. Determine a) la
calidad del refrigerante a la entrada del evaporador, b) la carga
de refrigeración, c) el COP del refrigerador y d) la carga de
refrigeración teórica máxima para la misma entrada de potencia
al compresor.
42 °C
26 °C
3
Válvula de
expansión
4
·
Q H
Condensador
Evaporador
·
Q L
Agua
18 °C
2
1
1.2 MPa
65 °C
·
Q entrada
Compresor
60 kPa
–34 °C
·
W entrada
3
4
120 kPa
x = 0.3
Q H
Condensador
Evaporador
.
Q L
Válvula de
expansión
.
Ambiente
caliente
2
1
60 °C
Compresor
Ambiente
frío
FIGURA P11-23
·
W entrada
11-24 El fabricante de un acondicionador de aire afirma que
una de sus unidades tiene una relación de eficiencia energética
estacional (SEER) de 16 (Btu/h)/W. La unidad opera en el
ciclo normal de refrigeración por compresión de vapor, y usa
refrigerante 22 como fluido de trabajo. Este SEER es para las
condiciones de operación en las que la temperatura de saturación
del evaporador es de –5 °C y la temperatura de saturación
del condensador es de 45 °C. La siguiente tabla da los
datos del refrigerante 22.
FIGURA P11-20
11-21 Entra refrigerante 134a al compresor de un refrigerador
a 100 kPa y 20 °C a razón de 0.5 m 3 /min y sale a
0.8 MPa. La eficiencia isentrópica del compresor es de 78 por
ciento. El refrigerante entra a la válvula de estrangulación a
0.75 MPa y 26 °C y sale del evaporador como vapor saturado
a 26 °C. Muestre el ciclo en un diagrama T-s con respecto a
las líneas de saturación, y determine a) la entrada de potencia
al compresor, b) la tasa de remoción de calor del espacio
refrigerado y c) la caída de presión y la tasa de ganancia de
calor en la línea entre el evaporador y el compresor.
Respuestas: a) 2.40 kW, b) 6.17 kW, c) 1.73 kPa, 0.203 kW
11-22 Reconsidere el problema 11-21. Usando software
EES (u otro), investigue los efectos de
variar la eficiencia isentrópica del compresor dentro del rango
de 60 a 100 por ciento y el flujo volumétrico de entrada al
compresor de 0.1 a 1.0 m 3 /min, sobre la entrada de potencia y
la tasa de refrigeración. Grafique la tasa de refrigeración y la
entrada de potencia al compresor como funciones de la eficiencia
del compresor para flujos volumétricos de entrada al
compresor de 0.1, 0.5 y 1.0 m 3 /min, y explique los resultados.
11-23 Un refrigerador usa refrigerante 134a como fluido de
trabajo y opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión
de vapor. El refrigerante entra al evaporador a 120 kPa
con una calidad de 30 por ciento y sale del compresor a 60
°C. Si el compresor consume 450 W de potencia, determine a)
el flujo másico del refrigerante, b) la presión del condensador
y c) el COP del refrigerador.
Respuestas: a) 0.00727 kg/s, b) 672 kPa, c) 2.43
a) Haga un esquema del equipo y trace el diagrama T-s para
este acondicionador de aire.
b) Determine el calor absorbido por el refrigerante en el evaporador
por unidad de masa del refrigerante 22, en kJ/kg.
c) Determine el suministro de trabajo al compresor y el calor
rechazado en el condensador por unidad de masa del refrigerante
22 en kJ/kg.
11-25 Un refrigerador real opera en el ciclo de refrigeración
por compresión de vapor, con refrigerante 22 como fluido de
trabajo. El refrigerante se evapora a –15 °C y se condensa a
40 °C. La eficiencia isentrópica del compresor es de 83 por
ciento. El refrigerante tiene un sobrecalentamiento de 5 °C
a la entrada del compresor, y un subenfriamiento de 5 °C a
la salida del condensador. Determine a) el calor que se quita
del espacio enfriado, y el suministro de trabajo, en kJ/kg, y el
COP del ciclo. Determine b) los mismos parámetros si el ciclo
operase en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de
vapor, entre las mismas temperaturas de evaporación y condensación.
Las propiedades del R-22 en el caso de la operación real son:
h 1 402.49 kJ/kg, h 2 454.00 kJ/kg, h 3 243.19 kJ/kg.
Las propiedades del R-22 en el caso de la operación ideal
son: h 1 399.04 kJ/kg, h 2 440.71 kJ/kg, h 3 249.80 kJ/kg.
Nota: estado 1, entrada al compresor; estado 2, salida del
compresor; estado 3, salida del condensador; estado 4, entrada
al evaporador.