UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERA

Departamento de Ingeniera Mecnica

IJF/ijf.

INGENIERIA DE EJECUCIN EN MECANICA

PLAN 2002GUIA DE LABORATORIO

ASIGNATURA15062 TERMODINMICANIVEL 05EXPERIENCIA E 95SISTEMA DE REFRIGERACIN

HORARIO: MARTES: 9-10-11-12 MARTES: 13-14-15-16 SABADO: 1-2-3-4

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERA

Departamento de Ingeniera Mecnica

HMR/hmr.

TITULO:SISTEMA DE REFRIGERACIN.1.OBJETIVO GENERAL Capacitar al alumno para que reconozca, identifique y utilice los principios termodinmicos asociados a un ciclo de refrigeracin por compresin de vapor, as como los aspectos prcticos de un sistema de refrigeracin domestico.

2.OBJETIVOS ESPECFICOSa)El alumno ser capaz de identificar y correlacionar los diferentes componentes del sistema de refrigeracin con los principios termodinmicos del ciclo.

b)Podr representar en el diagrama T-s, y p-h el ciclo de refrigeracin standar y real de funcionamiento.

c)Evaluar la eficiencia de refrigeracin a travs de la determinacin del coe- ficiente de perfomance real y coeficiente de perfomance de Carnot. Asimismo por la aplicacin de la primera y segunda ley de la termodinmica podr obtener los flujos energticos y entrpicos del ciclo de refrigeracin. 3.ASPECTOS TERICOS.Desde que la refrigeracin puede definirse como la ciencia o arte de enfriar cuerpos o fluidos a temperaturas menores que aquellas disponibles en el ambiente, el ciclo de refrigeracin por compresin de vapor consiste en extraer calor de una fuente de baja temperatura y rechazarlo a una fuente de alta temperatura. Tal extraccin y rechazo de calor se realiza mediante la realizacin de un trabajo que para el ciclo de refrigeracin por compresin de vapor el elemento se denomina compresor.

Considerando el ciclo esquemticamente como:

El ciclo de Carnot puede representarse como:

Donde los procesos son:1-2 Compresin isoentrpica ( s=constante).

2-3 Condensacin a Tc constante ( rechazo de calor).

3-4 Expansin isoentrpica ( s= constante).

4-1 Evaporacin a Te constante.

Por definir el coeficiente de performance como la relacin en la refrigeracin til(Qe)

y el trabajo neto de la forma

E=Qc/Wc

La representacin de los estados termodinmicos en los cuales se encuentra el

ciclo de refrigeracin, puede realizarse tanto para un ciclo ideal( Carnot ), estndar

y real en los diagramas temperatura en funcin de la entropa y presin en funcin

de la entalpa.

En particular, se define un ciclo estndar como aquel donde la aspiracin del

compresor y descarga del condensador se realiza para condiciones de vapor

y lquido saturado respectivamente. De esta forma puede visualizarse que:

Y que un balance de energa global requiere que 1W2=2Q3-1Q4 1W2=Qc-Qe

(=rea 1234) donde los procesos reversibles pueden ser calculados como:

2Q3=Tc(s2-s3)= rea 2345 = Qc 1Q4=Te(s1-s4)= rea 1456 = Qe

Se obtiene el coeficiente de performance de Carnot xc considerando que s1=s2

y s3=s4;

c =Te(s2-s3)/Tc(s2-s3)-Te(s2-s3)

luego:

c =Te/Tc-Te donde T es la temperatura absoluta (K)

Debe observarse que para optimizar el coeficiente de performance se debe:

a) Tener una temperatura Te tan alta cuanto sea posible.

b) Tener una temperatura Tc tan baja cuanto sea posible.

Sin embargo en la prctica se tiene que los lmites de temperatura vienen siempre

impuestos por el sistema de refrigeracin, especficamente por la temperatura del

medio condensante y la temperatura del medio a mantener.

Finalmente puede establecerse que la eficiencia de refrigeracin,r es:

=/c

El diagrama presin versus entalpa es el medio ms corriente de representar las

propiedades de un refrigerante y superponer de esta forma el estado termodinmico

del ciclo de refrigeracin. Esquemticamente se tiene que:

Ciclo real de refrigeracin.En la prctica deben realizarse ciertos cambios, en forma inevitable o intencionada

respecto al ciclo estndar, entre los cuales se encuentran:

a) Sub-enfriamiento del lquido en el condensador.

b) Sobre calentamiento del vapor en el evaporador.

c) Compresin no isoentrpica.

d) Cada de presin por friccin en evaporador y condensador.

Exceptuando la causa d) el ciclo real queda como:

METODO A SEGUIR.

a) Reconocer y analizar el circuito de refrigeracin.

b) Instalar instrumentos de medicin.

c) Poner en marcha el equipo hasta lograr un funcionamiento estabilizado.

d) Tomar los valores requeridos.

Nota.- La determinacin del caudal msico de refrigerante, a falta de rotmetro deber realizarse tericamente a partir de las caractersticas del grupo motocompresor.

TEMAS DEINTERROGACIN.

Ciclo bsico de refrigeracin.

Componentes de un sistema de refrigeracin.

Refrigerantes.

BIBLIOGRAFIA.Stoecker W.F. "Refrigeracin y Acondicionamiento de aire" Mc Graw-Hill Book Co.Inc.Dossat Roy J. "Principios de refrigeracin" CECSA.LO QUE SE PIDE EN EL INFORME.

Se definir una vez finalizada la experiencia.

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