LABERINTOS DE DISCIPLINAS DEL PENTATLÓN OLÍMPICO MODERNO. Por JAVIER SOLIS NO...
Practica 2 Refrigeracion
1. FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES
ARAGÓN
INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE MÁQUINAS TÉRMICAS
Práctica no. 2: “Refrigeración”
Alumno: David Ricardo FernándezCano Veronico
Fecha de realización:
Fecha de entrega:
2. 2
Tabla de lecturas
Concepto Símbolo Unidad 1 2 3 4 5 6
Temperatura entrada compresor 𝑇1 °C -5 9.4 1.6 16.1 6.9 16
Temperatura salida compresor 𝑇2 °C 51.5 56.7 62 66 52.6 58.8
Temperatura salida condensador 𝑇3 °C 33.1 33.9 36.3 34 35.6 34.2
Temperatura entrada válvula de
expansión
𝑇4 °C 26.6 17.5 28.3 20.9 31.1 23.5
Temperatura entrada evaporador 𝑇5 °C -23 -26.5 -12.8 -15.3 -2.6 -5.5
Temperatura salida evaporador 𝑇6 °C -10 -11.5 -7 -6.2 2.5 -3.5
Temperatura de entrada del
agua al condensador
𝑇7 °C 24.3 24.5 21.6 20.2 24.5 19.1
Temperatura salida del agua del
condensador
𝑇8 °C 36.2 33.8 33.6 32.4 28.4 27.7
Presión del condensador 𝑃𝑐 bar 9 9 9 9 9 9
Presión del evaporador 𝑃𝑒 bar .8 .7 1.7 1.5 2.5 2.3
Flujo de refrigerante 𝑚 𝑟 g/s 3.5 3 5 4.5 7 6.75
Flujo de agua en el condensador 𝑚 𝑤 L/min .7 .6 1.2 1 3.2 1.9
Voltaje en el evaporador 𝑉𝑒 V 50 50 70 70 85 85
Corriente en el evaporador 𝐼 𝑒 A 6.25 6.25 8.5 8.5 10.6 10.6
Voltaje en el motor eléctrico 𝑉𝑚 V 127 127 127 127 127 127
Corriente en el motor eléctrico 𝐼 𝑚 A 6.5 6.5 6.9 6.7 7 7
Fuerza en el dinamómetro F N 8.2 8.1 9.8 9.3 10.5 10.7
Velocidad en el compresor 𝑣 𝑐
rpm 490 492 456 470 470 492
Velocidad en el motor eléctrico 𝑣 𝑚
rpm 1715 1715 1715 1715 1645 1722
Intercambiador de calor no si no si no si
Desarrollo de la práctica
1).-Análisis termodinámico del compresor
a).-Potencia alfreno
𝑊𝑓𝑐1 = .15(8.2𝑁)(2𝜋 × 1715𝑟𝑝𝑚/60) = 220.9010874𝑊
𝑊𝑓𝑐2 = .15(8.1𝑁)(2𝜋 × 1715𝑟𝑝𝑚/60) = 218.2071717𝑊
𝑊𝑓𝑐3 = .15(9.8𝑁)(2𝜋 × 1715𝑟𝑝𝑚/60) = 264.0037386𝑊
𝑊𝑓𝑐4 = .15(9.3𝑁)(2𝜋 × 1715𝑟𝑝𝑚/60) = 250.5341601𝑊
𝑊𝑓𝑐5 = .15(10.5𝑁)(2𝜋 × 1645𝑟𝑝𝑚/60) = 271.3157955𝑊
𝑊𝑓𝑐6 = .15(10.7𝑁)(2𝜋 × 1722𝑟𝑝𝑚/60) = 289.4255064𝑊
b).- Calor perdido
𝑄 𝑝𝑐1 = (.0035𝑘𝑔/𝑠(210 − 185) 𝑘𝐽/𝑘𝑔) (
1000𝐽
1𝑘𝐽
) + 220.901𝑊 = 308.4010874𝑊
8. 8
6.- Representación gráfica de los coeficientes de operación 𝐶𝑂𝑃1 y 𝐶𝑂𝑃2
Sin intercambiador de calor:
Con intercambiador de calor:
7.- Representación grafica del comportamiento del flujo de refrigerante
9. 9
Tabla de resultados
Concepto Símbolo Unidad 1 2 3 4 5 6
1 Análisis termodinámico en el compresor
a Potencia al
freno
𝑊𝑓𝑐 W 220.901 218.207 264.004 250.534 271.316 289.426
b Calor
perdido
𝑄 𝑝𝑐 W 308.401 272.207 434.004 367.534 502.316 471.676
2 Análisis termodinámico en el condensador
a Calor
absorbido
por el
refrigerante
𝑄 𝑎𝑟𝑐 W −497 −459 −760 −688.5 −1057 −1039.5
b Calor
absorbido
por el agua
𝑄 𝑎𝑤𝑐 W 579.4 388.1 1001.6 848.6 868.1 1136.6
c Calor
perdido
𝑄 𝑝𝑐𝑑 W 82.4 -70.9 241.6 160.1 -188.9 97.1
3 Análisis termodinámico en el evaporador
a Calor
suministrado
𝑄 𝑠𝑒 W 312.5 312.5 595 595 901 901
b Calor
absorbido
por el
refrigerante
𝑄 𝑎𝑟𝑒 W 413 381 580 594 868 884.3
c Calor
perdido
𝑄 𝑝𝑒 W 100.5 68.5 -15 -1 -33 -16.8
4 Análisis termodinámico en el intercambiador de calor
10. 10
a Calor
absorbido
por el
refrigerante
(lado vapor)
𝑄 𝑎𝑟𝑣 W 42 58.5 47.25
b Calor
absorbido
por el
refrigerante
(lado
liquido)
𝑄 𝑎𝑟𝑣 W -18 -81 -74.25
c Calor
perdido
𝑄 𝑝𝑖 W 24 -22.5 -27
5 Calculo de los coeficientes de operación
a En base a la
potencia
absorbida
por el motor
𝐶𝑂𝑃1 .664 .664 1.191 1.227 1.78 1.78
b En base a la
potencia al
freno
𝐶𝑂𝑃2 1.415 1.432 2.254 2.375 3.185 3.126
c En base al
ciclo ideal
𝐶𝑂𝑃3 3.371 3.528 4.833 4.714 6.2 5.955
d En base a
las
temperaturas
absolutas
del ciclo
inverso de
Carnot
𝐶𝑂𝑃4 4.365 4.186 5.786 5.642 7.437 6.804
11. 11
Tabla de entalpías específicas del diagrama P-H
Concepto Símbolo
Unidades 1 2 3 4 5 6
Entrada del compresor 𝐻1 kJ/kg 185 194 187 197 190 196
Salida del compresor 𝐻2 kJ/kg 210 212 221 223 223 223
Compresión isoentrópica 𝐻2𝑠 kJ/kg 220 230 211 225 210 218
Salida del condensador 𝐻3 kJ/kg 68 59 69 70 72 69
Entrada a la válvula de
expansión
𝐻4 kJ/kg 63 53 66 52 65 58
Salida de la válvula de
expansión
𝐻5 kJ/kg 63 53 66 52 65 58
Salida del evaporador 𝐻6 kJ/kg 181 180 182 184 189 189
18. 18
Conclusiones y recomendaciones
De acuerdo a las gráficas obtenidas se muestra que la temperatura disminuye en el punto 4 y de
igual manera en la parte de la compresión del refrigerante se observa un mayor calentamiento con el
uso del intercambiador de calor; además se puede ver que en este proceso de compresión no se
desarrolla a entropía constante, sino que la entropía disminuye y se tiene por entendido que esta
disminución se debe a que la compresión disminuye el espacio libre en el cual se pueden distribuir
las moléculas del refrigerante gaseoso.
Para la realización de las graficas de presión-entalpía y temperatura-entropía no se tomaron en
cuenta las lecturas de las temperaturas en el punto 5, que representa la salida de la válvula de
expansión; pero si este punto se grafica se puede observar como consecuencia que la presión en el
evaporador no es constante, en lugar de esto aumenta en todos los casos.
Con respecto al comportamiento de la entropía en el compresor, se menciono que esta disminuye,
sin embargo se presentan dos excepciones sobre esta disminución, en las lecturas 3 y 5 en las cuales
aumento debido a la subida de temperatura en el punto 2 con lo cual se tiene un incremento en la
agitación de las moléculas.
En los cálculos de los coeficientes de operación no se observa gran diferencia entre las lectura
tomadas con intercambiador de calor y las que no tienen este dispositivo, pero en la mayoría de los
casos se ve que el coeficiente de operación es mayor en los casos en que se ocupa el
intercambiador, aunque por poca diferencia. Los coeficientes de operación más altos se obtuvieron
con base en las temperaturas del ciclo inverso de Carnot, lo cual demuestra que este es el ciclo más
eficiente.
Las mayores pérdidas de calor se presentaron en el compresor y también en el condensador, aunque
en considerable menor medida y teniendo en cuenta los signos obtenidos en este último cálculo se
deduce que en ocasiones se tuvo una gran ganancia de calor al igual que en el evaporador.
La refrigeración tiene muchas aplicaciones para la civilización en la vida cotidiana de las ciudades y
en las aplicaciones industriales, no solo como método para la conservación de alimentos sino como
herramienta útil para mantener a cierta temperatura sustancias explosivas, para el adecuado
funcionamiento de los sistemas de control computarizado, para el confort, etc., por lo tanto gracias a
esta han podido prosperar un gran número de industrias y se ha conseguido el surgimiento de
empresas con nuevas actividades lucrativas.