Refrigeración.docx

S.B.

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Monterrey Laboratorio de Termofluidos Equipo 8 Instructor: Gloria López Sistemas de Refrigeración Marzo 12, 2019

Rubrica de evaluación Calificación

Contenido a evaluar

Nombre

Eugenio Marcos Bours

Raymond Anguiano Macias

Carlos Ruiz Osorio

Alejandra Nicole Mares

Pablo Sesma

Gabriel Mancilla Ocádiz

Matrícula

A01192984

A01196308

A01034907

A01139297

A01234232

A01206218

Firma de Conformidad Análisis de Resultados Individual

Conclusiones Sumatoria

Portada

Grupal

Objetivos Cálculos y procedimientos Resultados Bibliografía Sumatoria

Total

1

1. Objetivos     

Determinar las características de los estados termodinámicos en un sistema de refrigeración. Calcular el COP de un sistema de refrigeración. Obtener el trabajo realizado por el compresor mediante un balance de energía en el sistema de refrigeración (R134a). Calcular el coeficiente de desempeño (COP) del sistema de Refrigeración mediante balance de energía (R134a). Conocer el concepto de Energy Efficiency Rating (EER).

2. Procedimiento y Datos Experimentales 

Lista de ecuaciones

o

(1) 𝑊̇𝑅𝑒𝑎𝑙 = 𝑉𝐴 (2) 𝑊̇𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝑚̇(ℎ2 − ℎ1 ) (3) 𝑄̇𝐿 = 𝑚̇(ℎ4 − ℎ1 ) 1 𝑇𝑅 (4) 𝐶𝑆𝑅 = 𝑄̇𝐿 ( )

o

(5) 𝑄̇𝐻 = 𝑚̇(ℎ2 − ℎ3 )

o

(6) 𝐶𝑂𝑃𝑅𝑒𝑎𝑙 = 𝑊̇

o o o

3.52 𝑘𝑊 𝑄̇𝐿 𝑅𝑒𝑎𝑙

o

(7) 𝐶𝑂𝑃𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 =

o

(8) %𝐸 = |

𝑄̇𝐿

𝑊̇𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝐶𝑂𝑃𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 −𝐶𝑂𝑃𝑅𝑒𝑎𝑙 𝐶𝑂𝑃𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜

| 𝑋 100

(9) 𝑚̇ = 𝜌𝑣̇ Procedimiento o



Ejercicio 1: Sistema de refrigeración (Ciclo Ideal) Datos Temperatura ambiente [°𝑪]

20

Presión atmosférica [𝒌𝑷𝒂]

96.3

𝒍

Flujo volumétrico [𝒎𝒊𝒏]

0.05

Potencia consumida [𝒌𝑾]

0.12

𝒌𝒈

Densidad [𝒎𝟑 ]

1 094

Tabla 1.1 para el ciclo de refrigeración por compresión de vapor ideal

2

Estado

𝑷 [𝒌𝑷𝒂]

𝒎𝟑 𝒗̇ [ ] 𝒔

𝒎𝟑 𝒗[ ] 𝒌𝒈

1

150

-

0.131

2

1 376

-

0.015

3

1 376

8.33E07

9.14E04

4

150

-

0.061

𝒎̇ [

𝒌𝒈 ] 𝒔

9.12E04

𝑻 [°𝑪]

𝒉[

𝒌𝑱 ] 𝒌𝒈

𝒔[

𝒌𝑱 ] 𝒌𝒈 𝑲

𝒖[

𝒌𝑱 ] 𝒌𝒈

𝑿 [−]

-17.15

240.2

0.943

220.5

1

60.46

286.5

0.943

265.3

100

51.71

126.1

0.449

124.9

0

-17.15

126.1

0.497

117

0.459

Tabla 1.2 Resultados de análisis 𝑘𝑔 𝑚3 𝑘𝑔 −7 𝑚̇ = (1 094 3 ) (8.33𝑋10 ) = 9.12𝑋10−4 𝑚 𝑠 𝑠 Explicar como se obtuvieron las presiones Ejercicio 2: Sistema de refrigeración (Ciclo Real) Datos Temperatura ambiente [°𝑪]

20

Presión atmosférica [𝒌𝑷𝒂]

96.3

𝒍

Flujo volumétrico [𝒎𝒊𝒏]

0.05

Potencia consumida [𝒌𝑾]

0.12

𝒌𝒈

Densidad [𝒎𝟑 ]

1 156

Tabla 2.1 para el ciclo de refrigeración por compresión de vapor ideal

3

Estado

𝑷 [𝒌𝑷𝒂]

𝒎𝟑 𝒗̇ [ ] 𝒔

𝒎𝟑 𝒗[ ] 𝒌𝒈

1

150

-

0.135

2

1 376

-

0.015

3

1 016

8.33E07

8.65E04

4

150

-

0.047

𝒎̇ [

𝒌𝒈 ] 𝒔

9.63E04

𝑻 [°𝑪]

𝒉[

𝒌𝑱 ] 𝒌𝒈

𝒔[

𝒌𝑱 ] 𝒌𝒈 𝑲

𝒖[

𝒌𝑱 ] 𝒌𝒈

𝑿 [−]

-11

245.2

0.963

225

100

260.7

281.2

0.927

260.7

100

104.4

105.3

0.385

104.4

-100

98.11

105.3

0.416

98.11

0.36

Tabla 2.2 Resultados de análisis 𝑘𝑔 𝑚3 𝑘𝑔 −7 𝑚̇ = (1 156 3 ) (8.33𝑋10 ) = 9.63𝑋10−4 𝑚 𝑠 𝑠

Explicar como se obtuvieron las presiones y las temperaturas 

Cálculo y resultados

Ejercicio 1: Sistema de refrigeración (Ciclo Ideal) Potencia real en Potencia teórica la entrada en el de entrada en el compresor compresor

Calor removido del espacio refrigerado

Capacidad del sistema de refrigeración

Calor enviado al ambiente

𝑾̇𝑹𝒆𝒂𝒍 [𝒌𝑾]

𝑾̇𝑻𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 [𝒌𝑾]

𝑸̇𝑳 [𝒌𝑾]

𝑪𝑺𝑹 [𝑻𝑹]

𝑸̇𝑯 [𝒌𝑾]

0.12

0.042

0.104

0.029

0.146

Tabla 1.1.1 Cálculos para el ciclo de refrigeración por compresión de vapor ideal.

𝑊̇𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = (9.12𝑋10−4 𝑄̇𝐿 = (9.12𝑋10−4

𝑘𝑔 𝑘𝐽 𝑘𝐽 ) (286.5 − 240.2 ) = 0.042 𝑘𝑊 𝑠 𝑘𝑔 𝑘𝑔

𝑘𝑔 𝑘𝐽 𝑘𝐽 ) (126.1 − 240.2 ) = 0.104 𝑘𝑊 𝑠 𝑘𝑔 𝑘𝑔

1 𝑇𝑅 𝐶𝑆𝑅 = (0.104 𝑘𝑊) ( ) = 0.029 𝑇𝑅 3.52 𝑘𝑊 𝑄̇𝐻 = (9.12𝑋10−4

𝑘𝑔 𝑘𝐽 𝑘𝐽 ) (286.5 − 126.1 ) = 0.146 𝑘𝑊 𝑠 𝑘𝑔 𝑘𝑔

4

Coeficiente de desempeño real

Coeficiente de desempeño teórico

Porcentaje de error entre el COPReal y COPTeórico

𝑪𝑶𝑷𝑹𝒆𝒂𝒍 [−]

𝑪𝑶𝑷𝑻𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 [−]

%𝑬 [%]

0.866

2.459

64.76

Tabla 1.1.2 Cálculos de los coeficientes de desempeño y porcentaje de error

𝐶𝑂𝑃𝑅𝑒𝑎𝑙 =

0.104 𝑘𝑊 = 0.866 0.12 𝑘𝑊

𝐶𝑂𝑃𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 =

0.104 𝑘𝑊 = 2.459 0.042 𝑘𝑊

2.459 − 0.866 %𝐸 = | | 𝑋 100 = 64.76 % 2.459 Ejercicio 2: Sistema de refrigeración (Ciclo Real)

Potencia real en Potencia teórica la entrada en el de entrada en el compresor compresor

Calor removido del espacio refrigerado

Capacidad del sistema de refrigeración

Calor enviado al ambiente

𝑾̇𝑹𝒆𝒂𝒍 [𝒌𝑾]

𝑾̇𝑻𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 [𝒌𝑾]

𝑸̇𝑳 [𝒌𝑾]

𝑪𝑺𝑹 [𝑻𝑹]

𝑸̇𝑯 [𝒌𝑾]

0.12

0.034

0.135

0.038

0.169

Tabla 2.1.1 Cálculos para el ciclo de refrigeración por compresión de vapor real.

𝑊̇𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 = (9.63𝑋10−4 𝑄̇𝐿 = (9.63𝑋10−4

𝑘𝑔 𝑘𝐽 𝑘𝐽 ) (281.2 − 245.2 ) = 0.034 𝑘𝑊 𝑠 𝑘𝑔 𝑘𝑔

𝑘𝑔 𝑘𝐽 𝑘𝐽 ) (105.3 − 245.2 ) = 0.135 𝑘𝑊 𝑠 𝑘𝑔 𝑘𝑔

1 𝑇𝑅 𝐶𝑆𝑅 = (0.135 𝑘𝑊) ( ) = 0.038 𝑇𝑅 3.52 𝑘𝑊 𝑄̇𝐻 = (9.63𝑋10−4

𝑘𝑔 𝑘𝐽 𝑘𝐽 ) (281.2 − 105.3 ) = 0.169 𝑘𝑊 𝑠 𝑘𝑔 𝑘𝑔

5

Coeficiente de desempeño real

Coeficiente de desempeño teórico

Porcentaje de error entre el COPReal y COPTeórico

𝑪𝑶𝑷𝑹𝒆𝒂𝒍 [−]

𝑪𝑶𝑷𝑻𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 [−]

%𝑬 [%]

1.123

3.892

71.14

Tabla 2.1.2 Cálculos de los coeficientes de desempeño y porcentaje de error

𝐶𝑂𝑃𝑅𝑒𝑎𝑙 =

0.135 𝑘𝑊 = 1.123 0.12 𝑘𝑊

𝐶𝑂𝑃𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 =

0.135 𝑘𝑊 = 3.892 0.034 𝑘𝑊

3.892 − 1.123 %𝐸 = | | 𝑋 100 = 71.14 % 3.892

Gráficas Ejercicio 1

Imagen 1.1 Diagrama T-S

6

Imagen 1.2 Diagram P-H Ejercicio 2

Imagen 2.1 Diagram T-S

7

Imagen 2.2 Diagram P-H REFERENCIAS



[1] Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2006). MECÁNICA DE FLUIDOS Fundamentos y Aplicaciones(1st ed.). McGraw-Hill.



[2] ING. GLORIA LÓPEZ

8

ANEXO Ejercicio 1 Código EES

9

Tabla 1 Resultados EES

10

Ejercicio 2 Código EES

11

Resultados EES

Tabla 2 Resultados del EES

12