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FRED i CALORINDUSTRIAL
Curs 2011-12
2. Refrigeración por compresión de vapor
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2. REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DEVAPOR
2.1 Ciclo ideal- Descripcion y componentes- Procesos y balances de energía en los componentes- Producción frigorífica, trabajo de compresión, caudalvolumetrico aspirado por el compresor y COP
- Representación del ciclo en el diagrama p-h- Influencia de la temperatura de evaporción ycondensación en el funcionamiento del ciclo
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2. REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DEVAPOR
2.2 Ciclo básico real- rendimiento isoentropico del compresor
- subenfriamiento liquido- recalentamiento a la aspiración- subenfriamiento y recalentamiento mediante el
uso intercambiador intermedio- desviaciones del ciclo real respecto del ideal
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2. REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DE
VAPOR
2.3 Ciclos multietapa- Limitaciones del ciclo de compresión de simple etapa- Ciclos de compresión multietapa directa- Ciclos de compresión multietapa indirecta o en cascada
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2. REFRIGERACIÓN POR COMPRESIÓN DEVAPOR
2.1 Ciclo ideal- Descripcion y componentes- Procesos y balances de energía en los componentes- Producción frigorífica, trabajo de compresión, caudalvolumetrico aspirado por el compresor y COP
- Representación del ciclo en el diagrama p-h- Influencia de la temperatura de evaporción ycondensación en el funcionamiento del ciclo
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Descripcion y componentes
2.1 Ciclo ideal
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
evaporador ( EVAP )
baja temperatura baja presión
condensador (COND ) alta temperatura
alta presión
tubo capilar ( CAP )
“estrangulación”
mantiene la diferencia depresión
compresor ( COM ) Aspiración
compresión de vapores
Ciclo ideal : Descripcion y componentes
2.1 Ciclo ideal
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Descripcion y componentes
2.1 Ciclo ideal
Compresor
Condensador
Válvula expansiónAumenta la presión
Cede calor al ambiente
Enfria el aire / agua
Reduce presión
Evaporador
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Procesos y balances de energía
2.1 Ciclo ideal
1 a 2 Compresión isoentrópica:Proceso en el compresor, el cual realiza
dos funciones :• extraer los vapores de baja presión
generados en el evaporador, yademás
• comprimir estos vapores a unapresión suficiente para realizar lacondensación con la ayuda de unmedio exterior de disipación.
Este equipo asegura la circulación defluido a través de todos los componentes
de la máquina
El ciclo ideal de compresión de vapor que sigue un fluido refrigerante en una máquina decompresión simple consta de los siguientes procesos o transformaciones
La potencia específica de compresiónisoentrópica es ws= h2s-h1
)hh(mWW 1s2ss
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Procesos y balances de energía
2.1 Ciclo ideal
2 a 3 Condensación del refrigerante, que tiene lugar en un intercambiador
denominado condensador. Inicialmente el vapor que sale del compresor se des-
recalienta a temperatura variable, y a continuación cambia a estado líquido atemperatura constate si se trata de un fluido puro y no de una mezcla.
La potencia del condensador
Y el calor específica del condensador es qc=h2s-h3
)hh(mQ 3s2C
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Procesos y balances de energia
2.1 Ciclo ideal
3 a 4 Expansión isoentálpica. En este proceso la presión se reduce sin
intercambio de calor o de trabajo, y tiene lugar en una válvula de expansión.
Además de la pérdida de presión, el refrigerante líquido se vaporizaparcialmente, con un descenso significativo de temperatura.Se trata de un proceso isoentálpico, fuertemente irreversible.
h3=h4x4= (h3-h’4)/(h’’4-h’4)
h4’ h4’’
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Procesos y balances de energia
2.1 Ciclo ideal
3 a 4 Evaporación del fluido refrigerante en el evaporador, donde tiene lugar el
efecto (útil) de enfriamiento de la máquina cuando esta trabaja como máquinafrigorígica. En la figura el vapor sale saturado.
La potencia frigorífica es
El efecto frigorífico o producción frigorifica específica qe = h1- h4
)hh(mQ 41e
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Procesos y balances de energia
2.1 Ciclo ideal
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Producción frigorífica, trabajo de compresión, caudal volumetrico a laaspiración del compresor y COP
2.1 Ciclo ideal
Producción frigorífica o efecto frigorífico
qe = h1-h3
La potencia frigorífica , siendo el caudal másico delrefrigerante en circulación
Potencia específica de compresión o trabajo de compresión específico :
w= h2-h1La potencia de compresión es
Si el proceso de compresión es isoentrópico, ws = h2s-h1
El caudal volumétrico a la aspiración del compresor
El COP se define como la relación Qe/W= qe/w = (h1-h3)/(h2-h1)
eqmQ
wmW
m
1vmV a
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Representación el diagrama p-h
2.1 Ciclo ideal
El Ciclo simple e ideal quedaestablecido al fijar latemperatura/o presión deevaporación y la de condensación
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ejercicio
2.1 Ciclo ideal
El refrigerante R134a opera en un ciclo ideal con una temperatura deevaporación de -20ºC, y 40ºC de condensación. La potencia frigorífica es de 5kW.Dibujar el ciclo en el diagrama P-h, calcular el caudal de refrigerante encirculación, la potencia del compresor y el COP
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Influencia de la temperatura de evaporación y de lacondensación en el ciclo
2.1 Ciclo ideal
Repetir el ejercicio anterior1) Aumentando 5ºC la temperatura de evaporación
2) Disminuyendo 5ºC la temperatura de condensación
Comparar los resultados con los del ejercicio anterior para las siguientesvariablesPresiones de alta (Pc) y de baja (Pe) y relación de compresión RC=Pc/Pe
Potencia frigorífica específica o efecto frigorificoTrabajo específico de compresiónCOPCaudal másico en circulación por kWVolumen específico a la aspiración
Caudal volumétrico desplazado por el compresor
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Ciclo ideal : Influencia de la temperatura de evaporación y de lacondensación en el ciclo
2.1 Ciclo ideal
m
V
COP
wqe
v1
RC=PC /PE
Te=-20ºC
Tc=35ºC
Te=-15ºC
Tc=40ºC
Te=-20ºC;Tc= 40ºC
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2.2 CICLO BÁSICO REAL- rendimiento isoentropico de compresion
El trabajo real de compresión es en la práctica superior al isentrópico ypuede obtenerse a partir del rendimiento isentrópico del compresor
Rendimiento isoentrópicos = ws /w
Trabajo específicoisoentrópico de compresión
w S= (h2s-h1)
Trabajo específico real
w= (h2-h1)
Conocidos el rendimiento isoentrópico y h1 , el valor de h2 se puede calcular
h2 = h1 + (h2s-h1) / s
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2.2 CICLO BÁSICO REAL- subenfriamiento liquido
En el ciclo real, a la entrada del dispositivo de expansión, el liquido sueleestar subenfriado, bien sea porque se haya producido este subefriamientoen el propio condensador ( subenfriamiento interno) o en unintercambiador específico llamado SUBENFRIADOR (subenfriamientoexterno).
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2.2 CICLO BÁSICO REAL- subenfriamiento liquido
EFECTOS DEL SUBENFRIAMIENTOEl titulo de vapor x4 a la entrada
del evaporador es menor
Aumenta el efecto frigorifico qe
(entre un 0.5 y 2% por grado de
subenfriamiento)
Para una capacidad frigorífica QE
dada, el caudal másico requerido
es menor.
En consecuencia la potencia de
compresión es menor.
El COP aumenta
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2.2 CICLO BÁSICO REAL- recalentamiento del vapor
En el ciclo real, a la entrada del compresor el vapor suele estar recalentado o sobrecalentado ( Temperatura > Temp. Saturación).El recalentamiento puede ser interno y producirse en el evaporador ,aumentando así el efecto frigorífico, o externo y producirse fuera delevaporador, debido a otras causas (pérdidas de carga, enfriamientodel devanado del motor del compresor …), con lo cual su existenciaes menos útil.
El interés delrecalentamiento del vapor tiene que ver con lanecesidad de evitar laentrada de liquido al
compresor y con laregulación del caudal delrefrigerante mediante laválvula de expansión
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2.2 CICLO BÁSICO REAL- recalentamiento de vapor
Recalentamiento interno
Aumenta algo el efecto frigorífico qe
El efecto frigorífico volumétricodisminuye, ya que el volumen específico
a la aspiración aumenta
El trabajo especifico de compresión
aumenta. EL COP disminuye
Para un mismo caudal volumétrico
desplazado, el caudal másico disminuye
al aumentar el volumen especifico.
La capacidad frigorífica disminuye
La temperatura a la salida del
compresor aumenta
Las válvulas de expansióntermoestáticas se diseñan paramantener un cierto grado derecalentamiento a la salida delevaporador y evitar golpes de liquido enel compresor.
EFECTOS DEL RECALENTAMIENTO
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2.2 CICLO BÁSICO REAL- recalentamiento de vapor
EFECTOS DEL RECALENTAMIENTO
Recalentamiento externo
No cambia el efecto frigorífico qe
El efecto frigorífico volumétricodisminuye, ya que el volumen específico a
la aspiración aumenta
El trabajo especifico de compresión
aumenta. EL COP disminuye ( más que en el caso
anterior)
Para un mismo caudal volumétrico
desplazado, el caudal másico disminuye alaumentar el volumen especifico.
La capacidad frigorífica disminuye
más
La temperatura de descarga delcompresor aumenta
El recalentamiento externopuede producirse por un malaislamiento de la tuberia deaspiración, perdidas de cargaetc.
Ó
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
.
2.2 CICLO BÁSICO REAL- Subenfriamiento y recalentamiento mediante un
INTERCAMBIADOR DE CALOR INTERMEDIO
La colocación de unintercambiador de calor entre la
corriente de vapor que sale delevaporador a baja temperatura y lade liquido que sale delcondensador y que se dirige a laválvula de expansión a alta presión
y temperatura, tiene interés enalgunos aplicacionesdependiendo de las condicionesdel ciclo y del tipo de refrigeranteutilizado.
Ó
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Termodinámicamente el ciclo se modifica obteniéndose una mayor producción frigorífica(h1-h4) pero a costa de consumir mayor potencia específica de compresión (h2-h1) al sermayor la pendiente de las líneas isoentrópicas.
Tecnológicamente el uso del intercambiador elimina la posibilidad de golpes delíquido en el compresor (al entrar el vapor recalentado o vapor seco) y la seguridad deuna buena regulación del flujo en la válvula de expansión. No obstante siempre existirá elproblemas añadido del aumento de temperatura de los vapores a la salida del
compresor, pudiendo en algunos casos llegar a niveles de descomposición del aceitelubricante del compresor .
2.2 CICLO BÁSICO REAL - Subenfriamiento y recalentamientomediante el uso de un INTERCAMBIADOR DE CALOR INTERMEDIO
Ó
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Intercambiador intermedioEl calor intercambiado entre las dos corrientes circulantes debe ser igual: así el
aumento de entalpia de la corriente de vapor ha de ser igual al descenso deentalpia de la corriente liquida.
La eficacia del intercambiador = Qreal /Qmax= Tvapor /T3-T1 = (T1’-T1) /(T3-T1)
Conocida la eficacia y las temperaturas T3 y T1 podemos calcular el calorintercambiado y el resto de temperaturas a la salida del intercambiador.
TLe = T3 = 40 ºCTLs = T3’ = ?? ºC
TVs = T1’ =?? ºCTVe = T1 = -5 ºC
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
EjemploUn ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor semodifica incluyendo un intercambiador de vapor de calor acontracorriente, como muestra la figura. El freón-12 deja elevaporador como vapor saturado a 1,4 bar y se calienta apresión constante hasta unos 20 ºC antes de entrar al
compresor. Después de la compresión isentrópica hasta 12 bar,el refrigerante pasa a través del condensador, saliendo a 44 ºC y12 bar. A continuación, el líquido pasa a través de unintercambiador de calor, entrando en la válvula de expansión a12 bar. Si el flujo másico es de 6 kg/min, determinar los
siguientes parámetros para el ciclo sin intercambiador y conintercambiador:
a).- Dibujar el ciclo frigorífico sobre el diagrama Phb).-Determinar la temperaturas, entalpías, presiones yvolúmenes específicos de los puntos característicos.
a).- La capacidad de refrigeraciónb).- La potencia del compresor.c).- El COPd).- En el caso de considerar intercambiador, el gradoenfriamiento y sobrecalentamiento
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
DESVIACIONES DEL CICLO REAL RESPECTO DEL IDEAL
En la práctica los procesos en los equipos reales son diferentes de los de un cicloideal, y por lo tanto habrá que introducir un cierto tipo de rendimiento o eficiencia acada uno de los equipos en comparación con el ideal.
• Válvula de expansiónEl funcionamiento real es muy similar al descrito, es decir isoentálpico.Si se usa una válvula termoestática, deberá existir un cierto grado de
recalentamiento útil (producido en el evaporador) y en cambio si se usa una deflotador puede suponerse que los vapores salen saturados.
• IntercambiadoresEl intercambio de calor entre dos fluidos requiere la existencia de una diferenciade temperaturas, ya que en un equipo real el área de intercambio está limitada.Evaporador : Debe existir una diferencia de temperatura, salto térmico, entre latemperatura de entrada del medio enfriado ( aire, agua ..) y la temperatura deevaporación del refrigerante.Este salto depende del área del evaporador, de la potencia frigorífica a suministrary del tipo de aplicación. Para evaporadores “secos” hay un recalentamiento útil.
2.2 CICLO BÁSICO REAL
2 REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
RECALENTAMIENTO Y SUBENFRIAMIENTOTanto en la aspiración como en la tubería de descarga y de líquido existe una
transferencia de calor con el ambiente que las rodea. Esta pérdida o ganancia decalor por parte del refrigerante que circula por dichas tuberías conlleva una
modificación de sus propiedades termodinámicas.
Tuberias de aspiraciónHay que diferenciar el tramo dentro del evaporador, en el que se produce unrecalentamiento útil, y el tramo exterior en que el recalentamiento producido no es
útil.Tuberias de líquidoLa transferencia de calor es más bien escasa por encontrarse a temperaturaspróximas a la ambienteTuberías de descarga
Existe un enfriamiento de los vapores de descarga del compresor cuyo efecto esbeneficioso y se incluye en el condensador
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
Intercambiador intermedioEl calor intercambiado entre las dos corrientes circulantes debe ser igual: así elaumento de entalpia de la corriente de vapor ha de ser igual al descenso deentalpia de la corriente liquida.
La eficacia del intercambiador = Qreal /Qmax= Tvapor /T3-T1 = (T1’-T1) /(T3-T1)
Conocida la eficacia y las temperaturas T3 y T1 podemos calcular el calorintercambiado y el resto de temperaturas a la salida del intercambiador.
TLe = T3 = 40 ºCTLs = T3’ = ?? ºC
TVs = T1’ =?? ºCTVe = T1 = -5 ºC
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
PERDIDAS DE CARGA
En una instalación real la circulación del fluido refrigerante produce pérdidas decarga. Estas pérdidas se pueden localizar fundamentalmente en :
- Línea de descarga compresor-condensador- Evaporador
- Linea de aspiración- Intercambiadores- Elementos accesorios y otros
- línea de liquido
En el caso de la línea de líquido, puede ocurrir que éstas lleven al refrigerante a lazona de bifásica en la entrada de la válvula, con lo que ésta alimentará
deficientemente al evaporador (dada la gran diferencia entre el volumen específico
del liquido y del vapor).
2 REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
COMPRESOREs elemento más complejo de la instalación. En la práctica existen
- Pérdidas de carga en válvulas, entrada y salida del compresor- Existencia de un espacio muerto de reexpansión del vapor refrigerante- Adición de calor al vapor de admisión desde las paredes del cilindro- Pérdidas de calor al ambiente,
- Rozamientos, fricciones y pérdidas eléctricas en el motor de accionamiento
- Presencia de incondensables y de lubricante, etc-
En los compresores volumétricos el caudal volumétrico aspirado Va es siempre
menor que el ideal o desplazamiento volumétrico teórico Vt del compresor (característico del compresor).
El rendimiento volumétrico se define como v= Va /Vt
Así pues, el caudal volumétrico aspirado por el compresor es Va= v Vt y
la capacidad frigorífica se expresa como
QE= qv Va = qv v Vt
4 COMPRESORES
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4. COMPRESORES
4.3 COMPRESORES ALTERNATIVOS O DE PISTÓN
CICLO DE COMPRESION
Diagrama presión-volumen o del indicador
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2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
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G C O O CO S Ó
2.3 CICLOS MULTIETAPA
LIMITACIONES DEL CICLO DE COMPRESIÓN SIMPLE
El ciclo de simple etapa es apropiado en aquellas instalaciones(climatización, cámaras de refrigeración de productos perecederos,.. ) en que
la diferencia de temperaturas de condensación y evaporación ∆T nosobrepasa los 40ºC. ∆T = TC-TE < 40ºC.
Un aumento del salto de temperaturas ∆T tiene las siguientesconsecuencias
- necesidad de una mayor relación de compresión PC /PE,, con unadisminución muy acusada del rendimiento volumétrico, en compresoresvolumétricos, y en consecuencia una disminución de la capacidadfrigorífica
- un descenso del efecto frigorífico por aumentar el título de vapor a laentrada del evaporador- un incremento significativo de la potencia específica de compresión, locual acarrea un menor COP-un aumento de la temperatura de descarga del compresor, que puede
provocar descomposición del lubricante.
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a
b
d
c
PA
PBd’
a’
b’
Reducción rendimiento volumétrico por presión más elevada en condensación
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a
b
d
c
PB
PA
d’
b’ c
Reducción rendimiento volumétrico por presión más baja en evaporador
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
LIMITACIONES DEL CICLO DE COMPRESIÓN SIMPLE
Por estas razones, en estos casos, resulta conveniente la utilización de ciclosde compresión múltiple ya sea directa o indirecta (en cascada)
La diferencia fundamental entre ambos sistemas es que en los ciclos decompresión múltiple directa se utiliza un único fluido refrigerante, mientras
que en el otro tipo se utilizan diferentes refrigerantes adecuados a lascondiciones de trabajo de cada ciclo.
2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE INDIRECTA o en cascada
En aquellas instalaciones en que se
requiera una temperatura de trabajo muybaja, el uso de varios ciclos en cascadacon diferentes fluidos refrigerantes resultamuy eficaz frente a la utilización de unúnico fluido refrigerante.
La selección del refrigerante se haráteniendo en cuenta las condiciones detrabajo de cada ciclo.
COP= Qo/(WcB+WCA)
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE INDIRECTA o en cascada
2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE INDIRECTA o en cascada
Datos : TE , TC , QE
mA= QE / (h1-h4)
Calculo del caudal del ciclo de alta mB
Balance de energía en el condensador de baja (A) y evaporador de alta
Potencia de compresión : W = mA (h2-h1) + mB (h5-h4)
COP = QE / W
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2.3 CICLOS MULTIETAPACICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE INDIRECTA o en cascada
Problema
Una instalación de congelación precisa trabajar con el evaporador a -60 ºC.Dada que esta temperatura es extremadamente baja, se decide diseñarla conun sistema de compresión multietapa en cascada con R-13 y R-22. En elexterior, el condensador de alta opera a una temperatura de 30 ºC. La
demanda térmica de la instalación es de 100000 kcal/h. Las temperatura delcondensador intermedio de -25 ºC. Suponer que los ciclos de alta y bajatemperatura son ideales:
a).- Dibujar los ciclos frigoríficos de alta y baja temperatura.
b).- Determinar los propiedades termodinámicas de los puntos característicos.
c).- Calcular el caudal másico de refrigerante, el volumétrico a la aspiración delcompresor y el trabajo del compresor en la etapa de baja temperatura.
c).- Calcular el caudal másico de refrigerante, el volumétrico a la aspiración delcompresor y el trabajo del compresor en la etapa de ALTA temperatura.
d).- Determinar el trabajo de compresión total.
e).- Determinar el COP global de la instalación.
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Etapa de baja temperatura
170 274 295
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Etapa de alta temperatura
235 394 448
2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE DIRECTA
- El refrigerante se comprime sucesivamente dos o más veces en serie, con el
fin de que en cada compresión la relación de compresión sea moderada y asímantener buenos rendimientos volumétricos
- Además se realiza enfriamiento del refrigerante entre las etapas decompresión con el fin de mejorar el rendimiento volumétrico y lograr menores
temperaturas de descarga y menor potencia de compresión.
2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE DIRECTA
2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE DIRECTA
La dificultad principal para enfriar el vapor de la primera etapa reside en que
en muchas ocasiones se necesita un medio disipativo a temperaturainferior a la ambiente . Por ello es corriente utilizar el propio refrigerantecomo medio de enfriamiento.
Una de las soluciones es la de INYECCION DIRECTA de parte delrefrigerante para el enfriamiento de los vapores a la presión intermedia
Como consecuencia se producirá una merma en la potencia frigorífica al serutilizada en parte para el enfriamiento de los vapores de descarga delcompresor de baja
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE con inyección directa
Caudal másico inyectado mi ; Caudal másico por evaporador: mEl caudal de refrigerante que circula por cada etapa de compresión es diferente.
Por la primera etapa circula m y por la segunda m+mi
Balance de energía en la mezcla a la presión intermedia
m h2 + mi h4 = ( m+mi) h2’
Y el caudal inyectado resulta ser mi = m (h2-h2’)/(h2’-h4)
V1V2
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESION MULTIPLE DIRECTA CON EXPANSIONMULTIPLE e inyección parcial
Otra posibilidad de enfriamiento de los vapores de descarga de la compresión debaja consiste en realizar una expansión en dos o más etapas y utilizar el
vapor producido en la primera expansión para enfriar los vapores a lapresión intermedia mediante su mezclado. (Ciclo con inyección parcial )
La ventaja de este sistema es que el vapor utilizado para el enfriamientointermedio no reduce la capacidad frigorífica, y al no tenerlo que
comprimir en el compresor de baja, disminuye la potencia de compresión
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
También se puede mejorar el ciclo realizando un subenfriamientodel liquido que alimenta el evaporador a expensas delrefrigerante que alimenta la válvula V1
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE DIRECTA con EXPANSIONDIRECTA e inyección parcial y subenfriador
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
CICLOS DE COMPRESIÓN MULTIPLE DIRECTA con EXPANSIONMULTIETAPA e inyección total
Es posible conseguir disminuir todavíamás la temperatura de descarga del
compresor, haciendo pasar el vapor dela primera etapa de compresión por elliquido del deposito (“burbujear”) deforma que salga como vapor saturado.
( INYECCION TOTAL)
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
La elección de la presión intermedia puede realizarse en base a diferentes
criterios
-Igualdad de relaciones de compresión
-Igualdad de temperaturas de descarga
-Potencia minima de compresión
- Necesidad de una temperatura intermedia
cei ppp
cei TTT
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
EjemploConsideremos un ciclo de compresión de dos etapas y expansión en dosetapas con inyección parcial que opera con amoniaco en las siguientescondiciones
TE = -40ºC ; TC = 30ºC y Tm = -10 ºCLa capacidad frigorífica es 100 kWSuponer que la compresión de los compresores es isoentrópica y que el ciclo essin subenfriamiento interno en el condensador ni recalentamiento en elevaporador. El refrigerante es amoníaco
Calcular las presiones, temperaturas, caudales , potencias , COP del ciclo
2. REFRIGERACION POR COMPRESIÓN
2 3 CICLOS MULTIETAPA
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2.3 CICLOS MULTIETAPA
Para aplicaciones en que se requierarefrigerar a varias temperaturas esposible operar utilizando un únicocompresor .