CAPÍTULO 10 Ciclos de refrigeración. 10-1 Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana...
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CAPÍTULO 10 Ciclos de refrigeración
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CAPÍTULO
10Ciclos de refrigeración
10-1
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.FIGURA 10-1El objetivo de un refrigerador es eliminar calor (QL) del medio frío; el de una bomba de calor, suministrarlo (QH) a un medio caliente.
MedioCALIENTE
CasaCALIENTE
Espaciorefrigerado
FRÍO
MedioFRÍO
Wneto, en = entrada requerida
QL = salida deseada
Wneto, en = entrada requerida
QL = salida deseada
QH
QL
a) Refrigerador b) Bomba de calor
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FIGURA 10-2Esquema de un refrigerador de Carnot y diagrama T-s del cicloinverso de Carnot.
10-2
Medio CALIENTE a Tu
TuCondensador
Turbina
Evaporador
Compresor
Medio FRÍO a TL
10-3
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FIGURA 10-3Esquema y diagrama T-s para el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor.
MedioCALIENTE
Condensador
Válvula deexpansión
Compresor
Evaporador
en
Líquidosaturado
Vapor saturado
en
10-4
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FIGURA 10-4Refrigerador doméstico típico.
Serpentinesdel evaporador
Tubo capilar
Aire de la cocina25°C
Serpentinesdel condensador
Compartimientocongelador
10-5
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.FIGURA 10-5Diagrama P-h de un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor.
en
10-6
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FIGURA 10-7Esquema y diagrama T-s para el ciclo real de refrigeración por compresión de vapor.
MedioCALIENTE
Condensador
Válvulade expansión Compresor
Evaporador
Espaciorefrigerado FRÍO
en
10-7
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FIGURA 10-9Una bomba de calor puede usarse para calentar una casa en el invierno y para enfriarla en el verano.
Operación de la bomba de calor – Modo calentamiento
Operación de la bomba de calor – Modo enfriamiento
Serpentín exterior
Serpentín exterior
Válvula de inversión
Válvula de inversión
Serpentín interior
Serpentín interior
Ventilador
Ventilador
Ventilador
Ventilador
Compresor
Compresor
Válvulade expansión
Válvulade expansión
Líquido de alta presiónLíquido-vapor de baja presiónVapor de baja presiónVapor de alta presión
10-8
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FIGURA 10-10Sistema de refrigeración de dos tiempos en cascada con el mismo refrigerante en ambas etapas. Medio
CALIENTE
Condensador
Intercambiador de calor
Evaporador
Calor
Condensador
Evaporador
Espacio refrigeradoFRÍO
Compresor
Compresor
Válvula deexpansión
Válvula deexpansión
Disminuciónen el trabajodel compresor
Incremento enla capacidad derefrigeración
10-9
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FIGURA 10-12Sistema de refrigeración por compresión de dos etapas con cámara intermitente.
MedioCALIENTE
Espacio refrigeradoFRÍO
Condensador
Evaporador
Válvula de expansión
Válvula de expansión
Cámara deevaporación
Compresor de baja presión
Compresor de alta presión
10-10
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FIGURA 10-14Esquema y diagrama T-s para un refrigerador-congelador con un compresor.
Válvula de expansión
Condensador
Aire de la cocina
Refrigerador
(Trayectoria alterna)
Compresor
Válvula de expansión
Congelador
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FIGURA 10-15Sistema Linde-Hampson para licuefacciónde gases.
Líquido extraído
Intercambiadorde calor
Compresor deetapas múltiples
Gas compuesto
Regenerador
Vaporrecirculado
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FIGURA 10-16Ciclo simple de refrigeración por gas.
10-12
neto, en
MedioCALIENTE
Intercambiador de calor
Espacio refrigeradoFRÍO
Turbina Compresor
Intercambiador de calor
10-13
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.FIGURA 10-17Ciclo inverso de Carnot que produce más refrigeración (área bajo B1) con menor entrada de trabajo (área 1A3B).
Ciclo derefrigeraciónde gas
Ciclo deCarnorinvertido
10-14
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FIGURA 10-18Sistema de enfriamiento de ciclo abierto de una aeronave.
Turbina
Intercambiadorde calor
Compresor
Salida deaire frío
Entrada deaire caliente
neto, en
10-15
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.FIGURA 10-19Ciclo de refrigeración por gas con regeneración.
Regenerador
Espacio refrigeradoFRÍO
Intercambiador de calor
neto, en
Intercambiador de calor
MedioCALIENTE
CompresorTurbina
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Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.FIGURA 10-21Ciclo de refrigeración por absorción de amoniaco.
MedioCALIENTE
Condensador
Evaporador
Válvula deexpansión
NH3 puro
NH3 puro
Espacio refrigeradoFRÍO
Rectificador Generador
Energíasolar
Regenerador
Válvula deexpansión
Absorbedor
Agua deenfriamiento
Bomba
Wbomba
10-17
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FIGURA 10-22Determinación del máximo COP de un sistema de refrigeración por absorción.
FuenteTS
AmbienteT0
Motorde calor
reversible
Refrigeradorreversible
T0
ambienteTL
espacio refrigerado
rev, absorción
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10-18
FIGURA 10-23Cuando se calienta una de las uniones de dos metales diferentes fluye una corriente I a través del circuito cerrado.
10-19
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FIGURA 10-24Cuando se rompe un circuito termoeléctrico se genera una diferencia de potencial.
10-20
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FIGURA 10-25Esquema de un generadorde potencia termoeléctrico simple.
Fuente de alta temperaturaTH
Sumidero de baja temperaturaTL
Unión caliente
Unión fría
neto
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FUENTE
Placa caliente
Placa fría
Sumidero
neto
FIGURA 10-26Generador termoeléctricode potencia.
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Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.FIGURA 10-27La unión de dos metales distintos se enfría cuando una corriente pasa por ella.
Calorrechazado
Calorabsorbido
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FIGURA 10-28Refrigerador termoeléctrico.
MedioCALIENTE
Placa caliente
Placa fría
Espaciorefrigerado
