Refrigeracin y Aire Acondicionado r*r+

E-TERCICrcS DE ACONDTCIONAMTENTO DEAIRE.2. AIRE jtCNEICrOiqAf.

&:.tElt{lE{:{} N'9

Un automvil que se encuentra en la ciudad de Cochabamba - Bolivia, tiene un sistema deaire acondicionado, el aire atnosfrico entra a la seccin del evaporador a temperatura debulbo seco de 27 "C y 60 oA de humedad relativa. El aire ingresa al habitaculo del automvila temperatura de bulbo hmedo 13 "Q y 30 Yo de humedad relativa. El compartimiento depasajeros tiene un volumen de 2,5 m' y se requiere de 5 cambios de aire por minuto paramantener el interior del automvil al nivel de comodidad deseado. Dibuje el proceso en elagrama psicromtrico del aire atnosferico que fluye a travs del proceso deacondicionamiento de aire y deGrmine, (a) Ia temperatura de punto de roco a la entrada dela seccin del evaporador, en "C, O) t velocidad de tansferencia de calor del aireanosfrico al fluido evaporador en kW, (c) ta velocidad de condensacin del vapor de aguaen la seccin del evaporador en kg/min.

f30q,

Refrigeracin y Aire Acondicionado e*:+

DATO:

Cochabamba -

Bolia

Z-2553 m. s. s. m.

Ia temperatura de roci se determina por:

tTlIPR _243,L2 * ln(P")

- 1559,72

_(1)24,A35 -

ln(Pr)

Ia presin del vapor es:

Pr=HR*Pu-"ot--(Z)La presin del vapor en su estado de saturacin es:

Pv-sat -

ut+'zez,ffiPv-sat : 3,53 lkPq.l

Sustituyendo en ecuacin (2):

Py = 0,50 x 3,53 = 2,L18lkf al = }LLA lPal

a) Sustituyendo en ecuacin (1):,TlIPR _

243,L2 * ln(2118) -

L559,7224,A35

- ln(2118)

TpR: L8,45 fC]El flujo de calor que el aire atnosfrico entrega al evaporador es:

Q = itoir" x (h"ote * h"n*)-(3)Siendo:

rhAr":V*por"-(4)Scambios lmin. Im31

VAr" -

2,5m n MO= 0,2083 tr*lLa presin del aire anosferico en la ciudad de Cochabamba es:

Pz=zsss = 75,217 kPal

31

Refrigeracin y Aire Acondicionado a*:+

u densidad de aire se calculapor:

Pz -

0,378P,,Pare: RAr* ':r

-(5)75,2L7-(0,378*2,118)Pe*=ffiffi:0,8643

Sustituyendo en ecuacin (4):

Ar" = O,2OB3 * A,8643 = 0,180 lHLa entalpia de mezcla de aire es:

l' 0.81394 * 1o:5 1tra=[t,oos",*T*r2]+25oo,64_(2,435o4*r)]*W-(6)I humedad especfica se determina por:

W:0,622.fi-rDEntrada del aire:

Tss=27 ['C]; HR= 600/o Pn=1,118 [kPa]Z,Ltg ^ -. ^^^- kguW:

^7V75- a'oL8o22 iTas

Sustitupndo en eeuaein (6):

he = 7L,Q4r, l#1

Salida del aire:

TsH = 13 ['C]; IIR = 30%[ Presin del vapor se calcula por la ecuacin del Dr. Willis H. Carrier:

pv : p, -,P a#;'l: #; ; #,i) Y*l _ru,

Iapresin del vaporparcial se calcula:

P"=HR*Pu-rot

*s1Lm3l

32I

Refrigeracin y Aire Acondicionado a*m

Siendo en el sistema intemacional de unidades:

Pu: P' -

(Pz-P')*{Tas-Tea)_(8',)(1940

- L,44 *Tnn)

Donde:

P' = Presin de saturacin del vapor a Ts1

P2 = [Pa] Presin total del aire anosferico

Tss= [oK] Ts= [oK]

pr-rot -

,T ,""-ffi = 0,03044 Lbarl = 3,044lkpa]La presin del vapor es:

Pt, = HR * Pv-sat = 0,30 x 3,044 = 0,9L3L lkPal

L humedad especfica es:

P'" fMws = 0,622

" ffi = o,oor 643 l)La entalpia de mezcla de aire a la salida es:

hsot = 43,2gg ly;b) Sustituyendo en ecuacin (3):

0 = 0,190 * (43,299 -7L,04L5)Q = -4,99 kwl

El signo (-) significa que el aire pierde calor.

[ condensacin del vapor del agua es:

fu* = ther"* (W" -W) = 0,180 * (0,007643 - 0,A18022)ko""1 60 seo.* = 0,00186B L;"r).

tit* = A,LtlOg Wlt

33 J

Refrieracin y Aire Acondicionado e*r+

34

Refrigeracin y Aire Acondicionado xnr+

t"IfiR{l{l}{} N" f $

Un sistema de aire acondicionado funciona sn laciudad de Cochabamba-Bolivia, tomaraire delexterior a temperatura de bulbo seco 34 oC y humedad relativa de 70 Yo, con un caudal de 235*'lmio, y lo entregar a la temperatura de bulbo seco 22 oC y humedad relativa 50 %.El aire fluyeprimero sobre los serpentines de enfriamiento, donde se enfra y deshumidifica, y luego sobre losalambres de la resistencia de calentamiento, donde se calienta hasta la temperatura deseada.Suponga que el condensado se elimina de la seccin de enfriamiento a 10 oC, determinar: a) [atemperatura del aire entes de que entre en la seccin de calentamiento. b) La cantidad de caloreliminado en la seccin de enfriamiento, c) I cantidad de calor transferida en la seccin decalentamienlo.

E*ry*utia deenfriudnet* B*ri*ts*ia e

e*Ieuteroieatr

Eatmrhr *4,

Ciudad de CBBA.: Altud 2553 [m.s.n.m.]

rffia3

T":34L"cf ; Hl:7oo/o ; V:l,3s|po$; %: 22'cl t HR=SLo/o

[,a presin en la ciudad de Cochabambaes: P2=25s2 :75,15 lkPaT

Lataza de aire que pasa por la unidad, disminuye en humedad especica W3

Refrigeracin y Aire Acondicionado e*re

DIAGRAMA DEL PROCESO

Paa el punto (1):

p*, = er4'2e"# :0,0s277 lbarl = 5,222 lkPa]

P* : 0,7A * Pws :3,6942 kPal

wt:0,622.ffi= 0,03215 WlI a.Br394 * 1o-s ^lh1=[1,005x34*T*34,]+L2500,64_(2,43504x34)]x0,a32L5

ht = rrl,9-rl#l

Para el punto (3):

pws: eF4,Zeza-ffi = 0,0szr7 lbar] = z,6L1lkpal

Pw = 0,70 * Pws = 3,6942 fkPa]

wz = 0,622.ffi= o,o11o2s lffi ; W =wel- 0.81394 x lo-s ^lta=[r,oos*22*7-,,,l+|250a,64_(2,43504*22)|x0,011025

36

'

Refrigeracin y Aire Acondicionado a*:+

ht = 1!1,9*rW1

Parael punto (2): Pwz = Pwsz

a) Latemperatura del punto (2):p*,

= ,t*'zezeff - tn(p-"2) : (t+,zoze -+) + L429zB- ln(P."r) =+529L 529tTz=W:ry=294,ozleKl

Tz * LL,02lCl

I o.BLgg4 * 1o-s ^ltz=[r,oo5xL|,a2*TLL,02z)+|250a,64-2,43504*11,02]0,0Lta25

h,=3w51,l#7

b) El calor eliminado en la seccin del enfriamiento es:Q.nf = tho x (h2 - h) fkWl-(l)

a=V*p*_(2)La densidad media del aire es:

o^=*Pz

- 0,378P* 75,L5

- 4378x3,6942

n- =- =-rL Rar

- (zrz + TB'. a,zgr x (223 + z4) = o,ezzffil

Pz-0,378Pw 75,15-A378*1,309 - -.--fkgln=E;frffi:ffi=0,9158[#J

# ko L n* r ko'ta : 235 * 0,87 64#" = 3,a$ frLl

: o,sr64l#70,837 + 0,9158Ym-

Sustituyendo en (2):

Sustituyendo en ecuacin (1):

37

Refrigeracin y Aire Acondicionado ar:t+Qrnf =3,433 x(38,353 -1LL,943)

Qen = -252,6341kW1

c) El calortransferido es:

Pz=

8,"n = rho * (hs - h) [kwl_(3)Pz

- 0fi78P* 75,15

- 0,378 * 3,6942:- a,BBLT#:

Ra" -

(273 +TBJ 0,287 x (273 + 22)

Pm=0,BBL7 + 0,9158

= o,aeez fff,

Sustituyendo en (3):

# ko L* ksta = 235* 0,8987 #" 60 ug = 3,SZ0zalfi)

Qr* = 3,52024 * {49,LAS - 38,353)

Qr"n = 37'91lkl//l

*--t 38t