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8/7/2019 3[1]. Ciclos de refrigeracion
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Termotecnia y Mecnica de Fluidos (DMN)
Mecnica de Fluidos y Termodinmica (ITN)
Ingeniera Elctrica y Energtica
Mquinas y Motores Trmicos
Departamento:
Area:
CARLOS J RENEDO [email protected]
Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S-3 26
http://www.diee.unican.es/cjre.htm
Tlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82
TD. T6.- Ciclos de Refrigeracin
Las trasparencias son el material de apoyo del profesorpara impartir la clase. No son apuntes de la asignatura.Al alumno le pueden servir como gua para recopilarinformacin (libros, ) y elaborar sus propios apuntes
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T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
1.- Introduccin
2.- Refrigeracin por compresin
3.- Refrigeracin por absorcin
4.- Bombas de calor
5.- Otros ciclos de refrigeracin
;
Son mquinas trmicas inversas
Son ciclos en los que Q va de T a T
Necesita el aporte de energa
(compresor, calor, )
Interviene un fluido, refrigerante, sufre transf. termodinmicas controladas
Cada refrigerante tiene un diagrama termodinmico
Adems de compresin y absorcin existen otros sistemas (marginales)
1.- Introduccin
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Basado en los cambios de estado (lquido-vapor y vapor-lquido) de unfluido refrigerante
T de cambio de estado = f(p) (si p la T, si p la T )
Calores latente >> Calor sensibles la cantidad refrig y tamao
Su busca tener un lquido a baja p y T para evaporarlo
El calor requerido lo toma de los alrededores, los enfra
En un sistema abierto el refrigerante se perdera en la atmsfera; lo
normal es trabajar con ciclos de refrigeracin
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por compresin (I)
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Los elementos requeridos son: evaporador
compresor condensador
expansin
Lneas caractersticas deldiagrama de un refrigerante
Ciclo de compresin
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por compresin (II)
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Los lmites de funcionamientode un equipo son: En el evaporador: la T de la cmara > T del refrig
En el condensador: la T ambiente < T del refrig
Para calcular el rendimiento del ciclo de compresin
hay que conocer las energas y los calores;
El calor extrado de la cmara es: (h1 - h4) (kJ/kg)
El calor cedido al exterior es: (h2 h3) (kJ/kg)
El trabajo til del compresor es: (h2 h1) (kJ/kg)
estos valores se obtienen del diagrama, de las tablas
)hh(CompresorTrabajo
)hh(ExtraidoCalorCOP
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=COP(coefficient of performance)
En funcin de las temperaturas del ciclo, puede ser superior a 3
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por compresin (III)
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Sistemas para refrigerarvarios
espacios distintos a diferente
temperaturas:
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por compresin (IV)
Toda la superficie del condensador
disipa calor siempre
cuando una sola cmara ON
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Sistema
compuesto
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por compresin (V)
Teora p = cte
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Sistema en
cascada
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por compresin (VI)
)hh(m)hh(m
hmhm
QQ
85Alta32Baja
AltaEvapAltaBajaCondBaja
AltaCondBajaEvap
=
=
=
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T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por compresin (VII)
SubenfriamientoRecalentamiento
Subenfriamiento: salida del condensador, asegura lquido en la Val. Exp.Recalentamiento: salida del evaporador, asegura vapor en el Comp.
WCompQEvap
QCondQCond
Tamao del Cond
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T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por compresin (VIII)
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El ciclo necesita calor a T (generador), para obtener efecto refrigerante
a T (evaporador); como residuo se ha de extraer calor a media T(absorbedor y condensador)
Se usa una mezcla de dos componentes: refrigerante y absorbente. Las
mezclas ms utilizadas son: NH3-H2O y LiBr-H2O
El NH3 es el refrigerante y el H2O el absorbente
El H2O es el refrigerante, y el LiBr el absorbente (T>0C, entre 5 y 10C)
La tensin de vapordel refrigerante se ve alterada porla presencia delabsorbente( al la cantidad de absorbente)
Con la concentracin de la mezcla, se controla la T de evaporacin
Se deben emplear absorbentes con una tensin de vapor suficientemente
baja, y mantener la solucin en una temperatura y concentracin
necesaria, para que la tensin de vapor sea inferior a la del refrigerante
en el evaporador
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por absorcin (I)
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Una mquina de absorcin de efecto simple (I)
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por absorcin (II)
Al generadorse leaporta la mezcla lquida
de refrig. y absorbente
Con calorse evaporael refrig., el absorbente
retorna al absorbedor
El refrig (vapor) pasa al
condensadory se licua,requiere ceder calor
(aire o agua)
El refrig. lquido entra en el
evaporador, a baja presin seevapora produciendo fro
El refrig. lquido, pasa a travs
de una vlvula de expansindonde p y T
El vapor de refrig. pasa al
absorbedor, donde se mezclacon el absorbente que retorna
del generador
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T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por absorcin (III)
El vapor de refrig. pasa al absorbedor, donde semezcla con el abosorbente que retorna del generador
La reaccin en el absorbedor es
exotrmica, y ste debe refrigerarse,
(conjuntamente con el
condensador), de no ser as p,
dificultando la absorcin
Una mquina de absorcin de efecto simple (II)
En un intercambiador de calorseprecalienta la mezcla que va al
generador y se enfra el absorbente
que va al absorbedor
El paso de la mezcla desde el
absorbedor al generador
requiere p, una bomba,(nica parte mvil del sistema)
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El calor que se debe eliminar (Qabs + Qcond) es grande, (Qgen + Qevap)
En mquinas de absorcin: (Qabs + Qcond) 2,6 Potencia maquinaEn mquinas de compresin: (Qcond) 1,25 Potencia maquina
Q eliminado en absorcin 2 Q eliminado en compresin
Las mquinas suelen tener dos partes:
el generador y el condensador
el evaporador y el absorbedor
Hay fabricantes que colocan toda la
mquina en una nica carcasa
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por absorcin (IV)
Condensador
Evaporador
Generador
Absorbedor
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El diagrama que representa la mezcla de trabajo es el Dhirng (P-T)
Se debe evitar la cristalizacin de la sal, que depende de la presin, y
es peligroso en el arranque de la mquina, cuando la T es baja
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por absorcin (VII)
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Otros ciclos de absorcin (I)
Buscan aumentar la capacidad frigorfica, el rendimiento, o poder realizar
el suministro trmico a temperaturas reducidas
Doble efecto
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
2.- Refrigeracin por absorcin (VIII)
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Efecto simple en
dos escalones
Medio efecto con
dos escalones
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
Otros ciclos de absorcin (II)
2.- Refrigeracin por absorcin (IX)
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Mquina frigorfica que aprovecha el calor del condensador
Pueden serreversibles: aprovechar calor o fro (calefaccin en inviernoy refrigeracin en verano, aptas para climatizacin)
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
3.- La Bomba de Calor (I)
Si se aprovecha simultneamente el fro y el calor que hace la mquina,
aumenta considerablemente el rendimiento
Son mquinas frigorficas que incorporan algn elemento nuevo
CondensadorEvaporadorVerano
EvaporadorCondensadorInvierno
Unidad exteriorUnidad interior
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Para aprovechar en verano el fro del evaporador y en invierno el calor
del condensador se pueden pensar en varias situaciones:
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
3.- La Bomba de Calor (II)
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a) B.C. de compresin mecnicaInvierte el sentido del refrigerante por
las tuberascon una vlvula de 4 vas
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
3.- La Bomba de Calor (III)
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b) Bomba de Calor de absorcinSe aporta calor a alta T en el generador, y se obtiene una cantidad mayor, pero a
media T, tanto en el absorbedor y en el condensador.
Las mquinas de llama directa, en el funcionamiento en invierno pueden llegar a
alcanzar rendimientos del 150%, muy superior al de las calderas.
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
3.- La Bomba de Calor (IV)
http://www.robur.it/home.jsp
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El rendimiento de la B.C.
COMPRESOR
EVAPORADORVERANOW
QCOP =
COMPRESOR
RCONDENSADOINVIERNO
W
QCOP =
Si se aprovechan a la
vez el QCON y el QEVAP
COMPRESOR
EVAPORADORRCONDENSADO
W
QQCOP +=
Los focos son los medios de
los que extrae o cede calor
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
3.- La Bomba de Calor (V)
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Existen otros ciclos y mtodos que se pueden emplear para producirrefrigeracin, entre los que se puede destacar:
Ciclo de adsorcin
Ciclo de eyeccin
Ciclo termoelctrico
Ciclo magntico
Criogenia
T6.- CICLOS DE REFRIGERACION
4.- Otros ciclos de refrigeracin
Escasa aplicacin Experimentacin
No son competitivos