Informe Practica 3 Hung Chih Wu Chen.docx

Laboratorio de Termodinámica II Ciclo de refrigeración Wu Chen Hung Chih Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP) Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Guayaquil – Ecuador [email protected]

Resumen El sistema de refrigeración usado, el RA1-MKII, conectado a una computadora tomando sus datos de presión y temperatura, con ellas pudimos ver que es lo que pasaba dentro de la máquina y los cambios de temperatura y presión dentro de ella, dentro de ella se usó el refrigerante R134a la cual va a refrigerar el agua que pasa en el sistema. En el software se colocó las condiciones iniciales de la práctica y se inició tomando datos en ciertos intervalos de 10 segundos hasta que el sistema se estabilice y después se bajara la rapidez de la bomba del condensador de agua en un 10% y así hasta que la temperatura llegue a 65 grados Celsius, y al llegar a ese punto volver a poner la velocidad de la bomba del condensador a 50% hasta dejarlo que se estabilice. Palabras Clave: Refrigeración, Presión, Temperatura, Estabilice, Bomba del condensador del agua.

Abstract The system of refrigeration used, the RA1-MKII, connected to a computer taking data’s of pressure and temperature, with those data’s we could observe what was going on inside of the machine, and also we could see the changes of temperature and pressure on it, inside of the system we used the liquid refrigerant R134a with is the one that will refrigerate the water that pass through the system. In the software we put the initials conditions of the practice and we start to gather data on intervals of 10 seconds till the system stabilize and then we reduce the speed of the condenser water pump by 10%, till the temperature of 65 Celsius degree, we reach that point then we start to put the speed of the condenser water pump to 50% and let it stabilize. Key Words: Refrigeration, Pressure, Temperature, Stabilize, Condenser water pump.

Introducción Ciclo de refrigeración En el ciclo de refrigeración está compuesto por 4 componentes básicos los cuales son:  El Compresor  El Condensador  La válvula de expansión  El evaporador Figura 1. Representación gráfica y diagrama T vs S del ciclo de refrigeración. El compresor El compresor del ciclo de refrigeración, su función es de tomar el refrigerante en forma de vapor y mandarlo al condensador, este

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trabajo se lo consigue por un medio externo que sería en su caso la electricidad. El Condensador El condensador tiene la función de extraer el calor del refrigerante, para poder como dice su nombre condensar el refrigerante para mandarlo en forma de agua a la válvula de expansión. Válvula de expansión La función de la válvula de expansión en este silo de refrigeración es de proporcionar la diferencias de presiones que están dados entre los lados de alta y baja presión del refrigerante que pasa por ella. La forma para crear una válvula de expansión es usando un tubo capilar entre el condensador y el evaporador, pero el tubo capilar solo sirve para sistemas pequeños, esto para usar como dice el nombre una válvula para cambiar los radios de salida para cambiar las presiones de salida dentro de ella, ya que el caudal siempre será constante. Evaporador El evaporador es un intercambiador de calor la cual su función en este ciclo es como su nombre lo indica es para evaporar el líquido refrigerante dentro del ciclo para poderlo así mandarlo al compresor

Figura 2. Representación esquemática del ciclo de refrigeración del RA1-MKII. Este Sistema tiene un compresor como se muestra en la figura 4, evaporador, condensador, válvula de expansión, un filtro, un receptor, un medidor del flujo, dinamómetros para medir su presión y una reservorio de agua, como está señalado en las figuras 3 y 4. El sistema está puesto en una estructura donde sostiene toda la máquina y esta estructura esta encima del reservorio de agua como se muestran en las figuras 3 y 4.

Equipos e Instrumentación Para realizar esta práctica se usó el sistema de refrigeración vapor-compresión RA1MKII controlada por una computadora con su distintivo software.

Figura 3. Parte frontal del RA1-MKII

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Resultados

Figura 4. Otra perspectiva del RA1-MKII

Procedimiento experimental Se conectó todo el sistema de refrigeración por conexión USB a la computadora ya que los datos se los va a tomar en ella gracias a ciertos sensores conectados en el RA1-MKII, el cual se puede cambiar las velocidades de las bombas dentro de ella.

Figura 5. Grafica resultado de datos de temperatura y presión. Como se puede observar en la figura 5 y en anexos la tabla 1, que fueron los resultados de haber tomado los datos, en anexos estará la figura 5 mas grande.

T1 27.2 27.0 26.8

Se encendió la máquina y le colocamos la bomba del condensador del agua a 100% y el del evaporador a 60%, después se le revisa el flujo de agua en el condensador y en el evaporador, también se coloca el compresor a una velocidad de 50% y ya con eso se le pone comenzar.

26.6 26.4 26.2 26.0 25.8 25.6

Al comenzar se le tomara datos cada 10 segundos automáticamente y cada vez que se estabilice el sistema se le bajara 10% a la bomba de compresor del agua, y este proceso se hará hasta que la temperatura de todo el sistema llegue a los 65 grados Celsius, cada 10 segundos el software tomara datos de temperaturas y presión, donde aparecerán en la gráfica del mismo software. Al ya llegar a los 65 grados Celsius y estabilizarse se le colocara la bomba del condensador del agua a una velocidad del 50% y comenzar de nuevo a tomar datos cada 10 segundos.

0

100

200

300

Figura 6. Gráfico de los datos de T1 26.0 25.5 25.0 24.5 24.0 23.5 23.0 22.5 22.0 0

100

200

300

Figura 7. Gráfico de los datos T3

3

Análisis de los resultados

T7

Como se puede observar en la figura 5(anexos esta más grande, los datos tomados se van graficando a medida que pasa el tiempo como se puede ver en la tabla 1 en la parte de los anexos, que cada 10 segundos se tomaba datos y cada vez que se estabilizaba se bajaba el % del pumpo 1, en 10% como se había dicho anteriormente.

19.5 19.0 18.5 18.0 17.5 17.0 16.5 16.0 0

100

200

300

Figura 8. Grafica de los datos T7

P1 4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 0

100

200

300

Figura 9. Grafica de los datos P1 15.0 10.0

También como se puede ver en la figura 5, la línea verde que representaría al T3 o la figura 7 en nivel micro, Se puede observar que ese T3 se quiere mantener constante, pero hay ciertos sube y baja de temperaturas ahí, el T3 como se puede ver en la figura 2, es el vapor de líquido de refrigeración R134a, ya que esta sale del vapor, y tiene sentido ya que al cambiar de estado va a estar en calor latente y este no importa si le agregues mas temperatura o no en el cambio de estado siempre se mantendrá constante, pero hay una cierta parte donde cae de manera brusca y es esa parte donde ya llegamos a los 65 grados Celsius y se cambia a 50% la bomba del condensador del agua.

5.0 0.0 0

100

200

300

Figura 10. Grafica de los datos P2 Coefficient of Performance vs Flujo de agua 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.0

1.0

2.0

3.0

Figura 11. Grafica de Coeficiente de perfomancia vs flujo de agua

En la figura 5, o en la figura 6 de manera más micro, se puede ver que a nivel de bastantes datos esa temperatura se trata de mantener constante a lo largo de la práctica, tiene sentido viendo en la figura 2, ya que el agua va entrando por la parte del reservorio y que sus cambios pueden ser debido a la temperatura ambiente exterior o algún tipo de pérdida o aumento de temperatura, y al salir de T2 esta si va a cambiar de temperatura ya que pasan por un intercambiador de calor, como se muestra en la tabla 1, en la parte de anexos, la T2 del agua va aumentando ya que para poder condensar el vapor de lubricante se le tiene que absorber el calor y el que hace este trabajo es el agua el cual sale con una temperatura T2.

4.0

Para la T7, como se muestra en la figura 2 es la que sale de la válvula de expansión y como se puede observar en la figura 5 o en la figura 8, esta temperatura va aumentando, esto se debe ya que la función de la válvula de expansión es controlar el caudal para que al ingresar al evaporador no necesite de tanto calor ingresado externo para poder evaporar

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el refrigerante, entonces a lo que sale de la válvula de expansión esta se acerca al evaporador y por el cambio de presión se va a evaporar más rápido y eso aumenta su temperatura. Para la P1 como se muestra en la figura 2, es la que sale del evaporador, esta se mantiene constante como se muestra en la figura 5, la cual es la línea amarilla, tiene sentido ya que no hay nada que le cambie la presión en ese intervalo. Y para la P2, como se muestra en la figura 2, es el vapor que sale del compresor, y como se muestra en la figura 5, el compresor hace un trabajo la cual es comprimir el gas así aumentando la presión al vapor del líquido refrigerante R134a. Y como podemos ver en la figura 11, que es la gráfica de coeficiente de perfomancia vs el flujo de agua se ve que mientras el flujo de agua aumenta también aumenta el coeficiente de perfomancia, lo cual tiene sentido ya que si fluye más rápido entonces eso implica más velocidad en la bomba del compresor del agua, y mientras más haga mayor será su eficiencia o perfomancia.

consensado, entonces si esta temperatura aumenta el flujo de agua va a reducirse con respecto a ella, ya que indica que sale a mayor temperatura ósea que no se ha condensado lo suficiente para ir más rápido en la tuberías. Se podría mejorar la practica explicando previamente cómo funciona la máquina y sus procesos dentro de ella, algo como una breve explicación para recordar, con esa explicación se podría saber que está pasando dentro de ella.

Referencias bibliográficas 

http://tuaireacondicionado.net/elciclo-de-refrigeracion-comofunciona/



Manual del RA1-MKII



Guía de la práctica de Ciclo de refrigeración vapor- compresión.

Conclusiones y Recomendaciones Se concluye que se pudo ver el comportamiento del ciclo de refrigeración, con los datos tomados por el software y también aplicando la teoría aprendida, pudimos observar que todo lo que pasaba dentro de ella es como dice la teoría, los cambios de temperaturas y de presión. El ciclo de refrigeración siempre es la misma, no cambia y lo más importante dentro de ella es el compresor, aunque el sistema en si es todo importante porque así es la composición de los sistemas de refrigeración. Si la bomba del condensador del agua es reducida entonces el flujo de agua también es reducida, ya que la velocidad de la bomba del condensador hace variar la velocidad con la que se condensa el agua y comience a fluir más rápido. Y si el T5 aumenta, en la cual se puede ver en la figura 2, es la temperatura de salida del

5

Anexos Elapsed Sample Time Number

Pressure

Pressure

Pump 1 Setting

T1 [°C]

T2 [°C]

T3 [°C]

T4 [°C]

T5 [°C]

T6 [°C]

T7 [°C]

T8 [°C]

T9 [°C]

P1 [bar]

P2 [bar]

[%]

00:01

1

26,3

30,5

23,3

34,9

31,1

30,2

18,0

26,8

23,3

4,2

7,7

100

00:11

2

26,3

31,0

23,7

35,0

32,0

31,1

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26,8

23,4

4,3

8,0

100

00:20

3

26,5

31,1

23,6

36,6

32,6

31,7

17,5

26,8

23,2

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8,0

100

00:30

4

26,4

31,6

23,8

37,1

33,2

32,9

17,4

26,8

23,2

4,3

8,0

100

00:40

5

26,4

32,1

23,9

37,5

33,3

33,3

17,4

26,8

23,2

4,3

8,1

100

00:50

6

26,0

32,0

24,0

37,9

33,9

33,5

17,4

26,8

23,2

4,3

8,2

100

01:00

7

26,4

32,1

24,2

38,2

34,0

33,9

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26,8

23,2

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34,0

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01:40

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26,3

32,5

24,5

39,2

34,4

34,6

17,3

26,7

23,1

4,3

8,2

100

01:50

12

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32,5

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39,4

34,1

34,8

17,2

26,8

22,9

4,4

8,2

100

02:00

13

26,3

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26,8

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8,2

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02:11

14

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32,6

24,6

39,7

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24,4

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02:31

16

26,3

32,7

24,3

40,1

34,6

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17,5

26,8

22,7

4,4

8,3

100

02:41

17

26,3

32,6

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40,2

34,8

35,6

17,4

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22,9

4,4

8,3

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02:51

18

26,6

32,3

24,3

40,3

34,8

35,4

17,8

26,7

22,9

4,4

8,3

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03:01

19

26,6

32,7

24,0

40,5

34,9

35,6

17,5

26,0

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03:11

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26,3

33,0

23,5

40,8

35,0

35,8

17,3

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8,4

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03:21

21

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17,3

27,0

22,6

4,4

8,4

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03:31

22

26,3

32,9

23,8

41,5

35,2

36,0

17,3

26,8

22,8

4,4

8,4

90

03:41

23

26,3

33,2

24,1

41,6

35,2

36,0

17,3

26,7

22,7

4,4

8,4

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03:51

24

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33,2

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35,2

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22,7

4,4

8,5

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04:00

25

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33,4

23,6

42,0

35,4

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33,3

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4,4

8,5

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30

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33,4

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35,4

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31

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23,6

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35,4

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26,9

22,8

4,4

8,6

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36

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23,7

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26,7

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80

06:00

37

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06:21

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26,8

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Tabla 1. Resultados de la práctica.

12

Figura 5.

13