UNNE-FI 1 M M á á quinas de quinas de Refrigeraci Refrigeraci ó ó n n Contenidos Contenidos Clase 1 • Introducción • Ciclo con 2 fuentes • Ciclo reversible • Ciclo inverso de Carnot • Irreversibilidades externas • Compresión en régimen seco • Irreversibilidades internas Clase 2 • Refrigerantes • Ciclos en cascada • Compresión multi- etapa • Absorción • Sistemas con gas
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Máquinas de Refrigeración - UNNEing.unne.edu.ar/pub/termodinamica/mf2010.pdf · • Ciclo con 2 fuentes • Ciclo reversible • Ciclo inverso de Carnot • Irreversibilidades externas
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UNNE-FI 1
MMááquinas de quinas de RefrigeraciRefrigeracióónn
ContenidosContenidos
Clase 1• Introducción• Ciclo con 2 fuentes• Ciclo reversible• Ciclo inverso de Carnot• Irreversibilidades
externas• Compresión en
régimen seco• Irreversibilidades
internas
Clase 2• Refrigerantes• Ciclos en cascada• Compresión multi-
etapa• Absorción• Sistemas con gas
UNNE-FI 2
IntroducciIntroduccióónn
Aplicaciones:Aire acondicionadoConservación de alimentosLicuefacción de gasesProducción de hielo
Objetivo: Transferir calor desde una temperatura baja hacia otra más elevada, por ejemplo para mantener una región del espacio a una temperatura inferior a la del ambiente.
Ciclo con dos fuentesCiclo con dos fuentes
ec TT >
Qe
QC
WC
TC
TE
Cec WQQ +=
ec
e
C
emf QQ
QWQCOP
−==
MF
1=− mfbc COPCOP
ec
c
C
cbc QQ
QWQCOP
−==
UNNE-FI 3
Ciclo reversible con dos fuentesCiclo reversible con dos fuentes
0=∆+∆+∆=∆ mffffcu SSSS
ec
e
ec
emf TT
TQQ
QCOP−
=−
=
ec
c
ec
cbc TT
TQQ
QCOP−
=−
=
SSS fffc ∆=∆−=∆0=∆ mfS
c
cfc T
QS =∆e
eff T
QS −=∆
cc TSQ ⋅∆= ee TSQ ⋅∆=
Qe
QC
WC
TC
Te
MF
Ciclo inverso de CarnotCiclo inverso de Carnot
STQ ee ∆⋅=
Qe
Qc
WC
Tc
Te
STQ cc ∆⋅=
ec
e
ec
emf TT
TQQ
QCOP−
=−
=
MF
s
T∆S
ec
c
ec
cbc TT
TQQ
QCOP−
=−
=
UNNE-FI 4
Ciclo de Carnot con vaporCiclo de Carnot con vapor
S
Turbina
Evaporador
Compresor
Condensador
Fuente caliente a Tc
Fuente fría a Te
WcWt
Qc
Qe
1
23
4
Te
Tc
Irreversibilidades en flujos de QIrreversibilidades en flujos de Q
• Diferencia finita de temperaturas
T`e
T`c
Turbina
Evaporador
Compresor
Condensador
Fuente caliente a Tc
Fuente fría a Te
WcWt
Qc
Qe
1
23
4
T`e
T`c
UNNE-FI 5
CompresiCompresióón en rn en réégimen secogimen seco
Válvula deexpansión
Evaporador
Compresor
Condensador
Fuente caliente a Tc
Fuente fría a Te
Wc
Qc
Qe
1
23
4
Vaporsaturado 1
23
4
• Se desprecian la variación de energía cinética y potencial
• Balances de energía en los componentes
CompresiCompresióón en rn en réégimen secogimen seco
Wc
1
23
4
cwhq +∆=
• Se desprecian la variación de energía cinética y potencial
• Balances de energía en los componentes
41 hhqe −=
23 hhqc −=
12 hhwc −=
34 hh =
12
41hhhh
WQCOP
c
emf −
−==
41 hhQm e−
=&
&
( ) mhhWc && ⋅−= 12
UNNE-FI 6
AnimaciAnimacióón de la instalacin de la instalacióónn
Irreversibilidad en el compresorIrreversibilidad en el compresor
• Fig. 10.4
12
12
hhhh s
is −−=η
real
idealis h
h∆∆
=η
UNNE-FI 7
Proceso de expansiProceso de expansióónn
• Estrangulamiento adiabático: isoentálpico
P1,T1 (fijas)P2,T2 (var.)
P
T
2
22
2
h=cte
1
T de inversión
hj P
T⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=µ
Coeficiente de Joule Thomson
Diagrama pDiagrama p--hh• Frecuentemente utilizado en
refrigeración
UNNE-FI 8
Bombas de calor por compresiBombas de calor por compresióónn• Objetivo: Calefacción• Componentes similares a refrigeración• Eficiencia superior a la unidad
Bombas de calor invertibleBombas de calor invertible
UNNE-FI 9
RefrigerantesRefrigerantesCaracterísticas:• Pe>1Bar Pc<20Bar• Entalpía de vaporización alta• No toxico• Estable químicamente• No corrosivo• Bajo Coste• No inflamable Fluidos: