272837816 Calculo Del Ciclo de Refrigerante

8/20/2019 272837816 Calculo Del Ciclo de Refrigerante

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CALCULO DEL CICLO DE REFRIGERANTE

Determinación de la temperatura y presión de condensación

La temperatura de almacenamiento del cuarto frio es de

T alm=0° F =−17,78° C

Para determinar la temperatura ambiente, vamos a considerar que el cuarto

frio, se instalara en la ciudad de Guayaquil, cuya temperatura ambiente

promedio es T amb=28° C .

La temperatura de condensación se obtiene a partir de la siguiente ecuación:

Tc=∆ T +T amb

Se considerada un ∆ T =13.64 ° C Tc=13.64 ° C +28° C =41.64 ° C

De las tabla termodinámica del aneo !.", se obtiene la presión de

condensación a Tc=41.64° C =106.95℉

PresiónP!IA" Temperatura##.$"% "&'

#$ %$&'#((&.&$' "&$

Pc=90 PSIA

Pc= 90

14,7

Pc=6.1241 Atm

Pc=6.1241 Atm× 101,325 kPa

1 Atm

Pc=620.53 kPa


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Determinación de la temperatura y presión de e)aporación

La )umedad relativa promedio entre los productos a almacenar es de $& *,

valor con el cual nos dirigimos al diagrama del salto t+rmico determinando queDt "&- sabiendo que la cámara será de tiro for/ado.

Para obtener la temperatura de evaporación se aplica la siguiente fórmula:

T evap=T alm− Dt

T alm=41° F =5° C

T evap=5 ° C −10° C

T evap=−5 ° C

on la temperatura de evaporación T evap=−5 ° C =23° F , calculamos la

presión de evaporación con la tabla del aneo !.", mediante la interpolación.

PresiónP!IA" Temperatura"(."%( !!

%#'(*% +,!&.&&" !%

Pevap=19.571 PSIA

Pevap=19.571

14,7

Pevap=1.3317 Atm

Pevap=1.3317 Atm ×101,325 kPa

1 Atm

Pevap=134.94 kPa


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Relación de compresión

La relación de compresión es calcula a partir de la siguiente fórmula:

R= Pcondensación

P evaporación R=

620.53 kPa

134.94 kPa

R=4.6

!elección y tra-ado del ciclo de re.ri/eración

Punto %


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T 1=T evap=23° F

P1= Pevap=19.571 psi

0n la tabla de l1quido y vapor saturado para el 2 "!% y obtenemos

h1 , s1 , v1

T (°F) V(ft3/lb)H(Btu/lb)

S(Btu/lb°R)

!! ".#34! #% &."$'3

+, %'0%(( 01'% $'%*&(

!% ".$$#$ #%.4 &."$'3

h1=84.1Bt/ lb

s1=0.1765

Bt

lb ° R

v1=1.8155 !t 3 /lb

Punto +

Para encontrar la temperatura en el punto !, se la obtiene mediante la fórmula:

T 2=T evap+T recalentamientotil donde vamos a considera que:

T recalentamientotil=3.9° C

T 2=−5 ° C +3.9 ° C

T 2=−1.1° C

on la T 2=−1.1° C =30 ° F y Pevap=19.571 psi , encontramos h2 , s"2 ,

v "2

30 F


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P (PSI) V(ft3/lb) H(Btu/lb) S(Btu/lb°R)

19 19 85,5 0,1796

19,57 1,8518 85,386 0,1791

20 18 85,3 0,1787

Punto ,

Para encontrar la temperatura en el punto 4, se la obtiene mediante la fórmula:

T 3=T evap+T recalentamiento donde vamos a considera que: T recalentamiento=15° C

T 3=−5 ° C +15 ° C

T 3=10° C

on la T 3=10° C =50 ° F y Pevap=19.571 psi , encontramos h3 , s3 , v3

50 F

P (PSI) V(ft3/lb) H(Btu/lb) S(Btu/lb°R)

19 2,0088 89,1 0,1868

19,57 1,9486 89,04 0,186420 1,9031 89,0 0,1860

Punto 1

on Pc=90 psi y como la entrop1a es igual a la del punto 4,

s"3=s"4=0,1864 Bt/ lb° R con estos valores vamos a la tabla de

sobrecalentado 25"!%, y calculamos T 4

s"3=s"4=0,1864 Bt/ lb° R

90 ps

T(F) S(Btu/lb°R)130 0!186"


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T 4=130 F =54.44° C

P4=90 psi

6 T 4=130 F encontramos la entalpia h4

90 ps

T(F) S(Btu/lb°R) V(ft3/lb) H(Btu/lb)

130 0,186" 0,""66 100,2

Punto (

on la Tc=T 5=106.95 ° F y P5=90 psi encontramos h5 , en la tabla de

25"!% saturado

P(ps) T(F) S(Btu/lb°R) V(ft3/lb) H(Btu/lb)90 106!

95 0,1776 0,"150 95,1

h"5=95.1Bt / lb

s"5=0.1776 Bt

lb ° R

v "5=0,4150 !t 3/ lb

Punto &

Para encontrar la temperatura en el punto ', se la obtiene mediante la fórmula:

T 6=T cond−T sben!riamiento donde vamos a considera que: T sben!riamiento=10° C

T 6=41,64 ° C −10 ° C

T 6=31,64 °C


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on la temperatura T 6=31,64° C =110° F y P6= Pc=90 psi

calculamos h6 en la tabla de subenfriamiento 25"!%

P(ps) T(F) S(Btu/lb°R) V(ft3/lb) H(Btu/lb)90 110 0,1788 0,"197 33,9"9

Punto * me-cla

on P evap=19,571 psi y como la entalp1a es igual a la del punto ',

h"6=h"7=33,949 Bt

lb con estos valores vamos a la tabla 25!"%, y calculamos

la calidad

7$)'

h7=h"∗ #+(1− # )∗h!

33,949=84,1∗ #+ (1− # )∗15,4

#=h7−h!

h"−h! =

95,8−15,4

84,1−15,4=0,27

T 7=T

1=23° F =−5° C

P7=19,571 psi

on #7=0,27 encontramos la entalpia s7 , v7


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s7= # s"+(1− # ) s! =0,27∗0,1765+(1−0,27 ) 0,0341

s7=0,072548

Bt

lb ° R

v7= # v"+(1− # ) v ! =0,27∗1,8155+(1−0,27 )0,0110

v7=0,4982 !t 3/ lb

Cuadros de resumen de presión2 temperatura2 entalpia y entrop3a en cada punto

del ciclo de re.ri/eración

P89; P(ps)

T(F)S(Btu/lb°

R) V(ft3/lb) H(Btu/lb)

% "(,3$" !4 &,"$'3 ",#"33 #%,"

+ "(,3$" 4& &,"$(" ",#3"# #3,4#'

, "(,3$" 3& &,"#'% ",(%#' #(,&%

1 (& "4& &,"#'% &,%%'' "&&,!

( (& "&',(3 &,"$$' &,%"3& (3,"

& (& ""& &,"$## &,%"($ 44,(3

* "(,3$" !4 &,&$!33 &,%(#! 44,(3

Flu4o m5sico de re.ri/erante

Cm=ḿ= $

(h2−h7)=

−−−−−−BT% h (

&

3,41BT% /h )( k' / s1000& )(85,386−33,95)Bt/ lb =

−−−−k"s

Cm=−−−−k"

s ∗3600

s

h=−−−−k" /h


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CAPITULO 6II

C7LCULO 8 !ELECCI9N DEL CO:PRE!OR

Determinación del )olumen de ;arrido

Para el cálculo del volumen barrido es necesario conocer:

• Los valores de entalp1a de los puntos caracter1sticos de la instalación,

datos que )emos obtenido al tra/ar el ciclo frigor1fico de la misma.

• 0l volumen espec1fico del refrigerante en el punto de aspiración.

• Potencia frigor1fica de la instalación


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b= audal másico de refrigerante

Cm=ḿ= $

(h2−h7)=

−−−−−BT% h (

&

3,41BT% /h )( k' /s1000& )

(85,386−33,95)Bt/ lb=−−−−−k"

s

Cm=−−−−k"

s ∗3600

s

h=−−−−k" /h

c= ?olumen aspirado

Para conocer el volumen aspirado


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*) =0,7885

) b=−−−[m3/h ]

0,735=−−−[m3/h]

!elección del tipo de compresor

ompresor 6lternativo con aceite mineral para 25!"%Para el sistema de cuarto frio se seleccionara un compresor de mediaCaltatemperatura, adecuados para sistemas de enfriamiento y conservación.

6olumen del re.ri/erante aspirado por el compresor

) a(m3

h )=C m( k"h )∗) esp1( m3

k" )

) a=3.71 [m3/h ]

Potencia teórica de compresión

Pt =(cm ×Cm

Pt =(h4−h3)×Cm

Pt =(100,2−89,04 ) Bt / lb ×−−−−

k"h

Pt =−−−k'

h

Pt =−−−− +&


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Pt =−−−hp

Potencia real de compresión

Pr=

Pt

*i

*i= (h4−h3 )

(h4, , −h

3 )

*i=(1526.61−1495.09) [ k' /k" ](1490.52−1495.09) [ k' /k" ]

*i=6.89

Pr=3.74 k&

6.89=−−−k& -

Potencia del motor el


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Se selecciona el compresor tipo 5555555555555

__________________________

Fuente : 555555555555555555555555555

CAPITULO 6III

!ELECCI9N DEL E6APORADOR

Determinación de la Temperatura y Presión de E)aporaciónLa determinación de estos datos ya se los reali/ó en el apartado de álculo de

iclo de 2efrigeraciónH por lo que se presentará solamente una tabla resumen

con dic)a información.

Temperatura 8 Presión de E)aporación

emperatura 53


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• Los evaporadores de convección natural no incorporan ventilador y

están diseAados para )acer circular el aire por la cámara gracias a las

corrientes de convección que de forma natural se crean con la diferencia

de temperaturas en el aire. omo podemos intuir las velocidades de

circulación del aire son baJas, lo que implica que los productos tienden asecarse menos. Por la misma causa, el intercambio de calor va a ser

pequeAo por lo que el rendimiento de este tipo de evaporadores es

menor que los de convección for/ada siendo por lo tanto, a igualdad de

potencia, de un tamaAo muy superior a los que incorporan ventilador.

on estas caracter1sticas este tipo de evaporadores se utili/an en

cámaras pequeAas para productos sensibles a la desecación como

carnes sin envasar, verduras, )ortali/as y frutas.

• Los evaporadores de convección for/ada, incorporan un ventilador que

obliga a pasar el aire de la cámara a trav+s de las aletas de su bater1a.

0sto permite que el intercambio de calor sea muy intenso, teniendo un

rendimiento muy superior al de convección natural y un tamaAo, a

igualdad de potencia, muc)o más compacto. omo inconveniente

podemos resaltar que resecan más los alimentos ya que la velocidad del

aire dentro de la cámara es mayor. 0sto )ay que tenerlo en cuenta

cuando se trate con productos sensibles a la desecaciónK en este caso la

solución es trabaJar con un baJo D o introducir los productos en

envases que impidan la p+rdida de agua del producto. 0ste tipo de

evaporadores son los más utili/ados en instalaciones de mediana y gran

potencia.

Por lo tanto, y tomando en cuenta las caracter1sticas de los productos a

almacenar y teniendo en cuenta que no es una cámara de refrigeración muy

grande, se opta por escoger un 0vaporador de onvección 9aturalH, inclusive

otro factor determinante es el costo de las instalaciones que los dos tipos

requieren, siendo el evaporador escogido el de más baJo costo.

!elección del E)aporador se/=n el Tipo de Aplicación>Se tiene en el mercado un amplio abanico de posibilidades a la )ora de elegir

un evaporador, los cuáles dependerán de la forma, el espacio, y la potenciaque se requiera. 6 continuación se enumeran algunos tipos de evaporadores

que se pueden encontrar en el mercado.

• 0vaporadores cFbicos: se suelen instalar en el tec)o o la pared. Son

muy utili/ados en cámaras industriales de mediana y gran potencia.

• 0vaporadores de tec)o de doble fluJo: apropiados para salas de trabaJo,

salas de despiece, etc.

• 0vaporadores murales para pequeAas cámaras.

• 0vaporadores de plafón para pequeAas cámaras.

• 0vaporadores de tec)o de fluJo inclinado para cámaras comerciales.• 0vaporador con ventilador centr1fugo para distribución por conductos


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• 0vaporador de baJa velocidad para productos sensibles a la desecación.

Debido a que la cámara que se va a refrigerar es de un tamaAo mediano, se

elige un 0vaporador ipo FbicoH

!eparación entre las aletas;tro aspecto importante a tener cuenta a la )ora de seleccionar un evaporador

es la separación que tienen las aletas de la bater1a. 0l elegir una separación u

otra depende de si se va a formar escarc)a en el evaporador y la velocidad de

formación de la misma. La capa de escarc)a formada sobre las aletas va

aumentado de grosor con el paso del tiempo y si estas están muy Juntas el

evaporador quedará atascado de )ielo muy rápido impidiendo la circulación de

aire y con ello la transmisión de calor, siendo necesarios ciclos de desescarc)e

muy frecuentes. 0n el caso de que no sea previsible la formación de escarc)a

en el evaporador


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evaporador sin estar dependiendo de medios eternos tales comorociadores de agua o aire for/ado. Nediante la aplicación de calor demanera interna, se obtiene un desescarc)e rápido. La escarc)a sedesprende a veces de manera más rápida, inclusive antes de derretirsecompletamente. Para lograr con +ito este tipo de desescarc)e, deben

instalarse calentadores adecuados en los desagotes o bandeJas dedesagOe usando el mismo gas caliente o por medio de resistenciasel+ctricas. 0l desescarc)e por gas caliente otorga una fuente de calor singenerar gastos comparado con otros m+todos empleados.

Desescarc)e el+ctrico.

0s el sistema más utili/ado en instalaciones comerciales e industriales de

mediana potencia. 0l fabricante suele indicar si el evaporador lleva instaladas

las resistencias y la potencia de las mismas. 0n este caso se dispone sobre el

evaporador una serie de resistencias el+ctricas


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"

Parámetro Nagnitud 8nidad

Potencia Fri/or3.ica "& >Q

Temperatura de E)aporación 53

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