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T10.- Otros Ciclos de Producción de FríoTTTTTTTTTT11111111111100000000......------- OOOOOOOOOOOttttttrrrrrrrrrrrrroooooooosssss CCCCCCCCiiiiiiicccccccccccccclllllloooooooossssssss dddddddddddeeeeeeee PPPPPPPPrrrrroooooodddddddduuuuuuuuuuuuuuuuuccccccccccccccccciiiiióóóóóóóóóóónnnnn dddddddddddddddddeeeeeee FFFFFFrrrrrrríííííííooooooooooooooTecnología Energética (G.I.T.I.)

Departamento:Area:

Ingeniería Eléctrica y EnergéticaMáquinas y Motores Térmicos

CARLOS J RENEDO [email protected]: ETSN 236 / ETSIIT S-3 28

http://personales.unican.es/renedoc/index.htmTlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82

T10.- Otros Ciclos de Producción de Frío

Las trasparencias son el material de apoyo del profesorpara impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Alalumno le pueden servir como guía para recopilarinformación (libros, …) y elaborar sus propios apuntes

1


3.- Refrigeración por Absorción (I)

El ciclo necesita calor a T (generador), para obtener efecto refrigerante aT (evaporador); como residuo se ha de extraer calor a media T

(absorbedor y condensador)

Su coste de operación es bajo si el calor es residual. Apenas tienen partesmóviles, no genera vibraciones ni ruidos, y tiene mantenimiento reducido.

Se usa una mezcla de dos componentes: refrigerante y absorbente. Lasmezclas más 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 (Tevap>0ºC, entre 5 y 10ºC)

La tensión de vapor del refrigerante se ve alterada por la presencia delabsorbente al la cantidad de absorbente)Con la concentración de la mezcla, se controla la T de evaporación

2


3.- Refrigeración por Absorción (II)

Una máquina de absorción de efecto simple (I)

3


3.- Refrigeración por Absorción (III)

Una máquina de absorción de efecto simple (II)

Se aporta calor con el que se evapora el

refrigerante

Al generador se le aporta la mezcla

líquida de refrig. y absorbente

1

2

3a

3b

n ddddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeeeee FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFrrrrríííííííooooo

Al absorbente retorna al absorbedor

El refrigerante continúa hacia el condensador

4




1

2

3a

3b

El refrigerante se licuaen el Condensador

4

5

n ddddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeeeee FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFrrrrríííííííooooo

Necesita refrigeración externa auxiliar

El refrigerante continúa hacia el condensador

El refrigerante líquido continua

hacia la expansión 5



Una máquina de absorción de efecto simple (II)3aEl refrig se licua, en el Cond.,

lo que requiere ceder calor

4

5

El refrig. líquido entra en el evaporador, a baja presión se

evapora produciendo frío

El refrig. líquido, pasa a través de una expansión 6

7

n ddddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeeeee FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFrrrrríííííííooooo

8El vapor de refrigerante

continúa hacia el absorbedor

6




n ddddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeeeee FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFrrrrríííííííooooo

6

7

En el Absorbedor se mezclan:– el vapor de refrig. (evap); 8– la mezcla diluida (gen.); 3b

El paso de la mezcla desde el absorbedor al generador

una bomba,(única parte móvil del sistema)9

8 10

La reacción de absorción esexotérmica, y necesita refrigeración,externa auxiliar. De no ser asídificultando la absorción

3b 1

7


3.- Refrigeración por Absorción (IV)

Una máquina de absorción de efecto simple (III)

Para mejorar la eficiencia se instala unintercambiador de calor

• precalienta la mezcla que va al generador• refrigera el absorbente que retorna al absorbedor

Se puede instalar una expansión auxiliaren el absorbente que retorna del generador

8


3.- Refrigeración por Absorción (V)

El calor que se debe eliminar (Qabs + Qcond) es grande, (Qgen + Qevap)

En máquinas de absorción: (Qabs + Qcond) 2,5 Potencia maquina

En máquinas de compresión: (Qcond) 1,25 Potencia maquina

Q eliminado en absorción 2 Q eliminado en compresión

EEG

G

EEGAC Q43.27.0

QQ7.0

QQ

COPQQQQ

EEcomp

comp

EEcompC Q25.14

QW4

WQ

COPQWQ

9


3.- Refrigeración por Absorción (VI)

Las máquinas suelen tener dos partes:• el generador y el condensador• el evaporador y el absorbedor

Hay fabricantes que colocan todala máquina en una única carcasa

10


3.- Refrigeración por Absorción (VII)

El suministro térmico en los arranques debe ser mayor que en régimen

La capacidad se controla con la concentración el absorbedor:Estrangulando la alimentación de calor en el generadorDisminuyendo la refrigeración del condensadorRegulando el caudal que le llega al hervidorBypasando la solución con una válvula de tres vías en el hervidor(las dos conexiones con el absorbedor)

Sistema bromuro de litio-agua (BrLi-H2O), requiere en el generador Tª de100°C

11


3.- Refrigeración por Absorción (VIII)

Sistema amoniaco-agua (NH3-H2O), requiere en el generador de 120-150°C

El NH3 es tóxico y ademásataca el cobre

Las máquinas y tuberíastienen que ser de acero einoxidable

Necesita un rectificador entreel generador y el condensadorya que con el amoniaco seevapora agua

12


3.- Refrigeración por Absorción (IX)

En el rendimiento del ciclo hay que considerar el aporte de calor en elgenerador, la energía mecánica (bombas y ventiladores) se desprecia

El COP típico de las máquinas comerciales de LiBr-H2O, es de 0,7

El COP de las de NH3-H2O es de 0,5 (trabajan a menores Tevap)

El rendimiento total es el de la producción del frío por el de la de calor

KenTconT

TTTT

T

generador

óncondensacigenerador

evaporadorrcondensado

evaporadorAbsFrío

al T en el generador

al T en el condensador/absorbedor

13


3.- Refrigeración por Absorción (X)

Las máquinas son voluminosas y caras, especialmente si funcionan con Tbajas en el generador

Sólo son rentables cuando el calor muy barato, y las horas de funcionamientoanual a plena carga son elevadas

En los sistemas solares la disponibilidad de calor con la necesidad derefrigeración

La intermitencia del Sol hace necesario un sistema de almacenamientotérmico

No son rentables

14





Generador

GeneradorEléctrico G.T.

Bomba Bomba

Motor Motor

MotorTorre de

Refrigeración

EvaporadorCond./Abs.

G. Aux.

Agua Enfriada

15





En los sistemas solares la disponibilidad de calor con la necesidad derefrigeración

La intermitencia del Sol hace necesario un sistema de almacenamientotérmico

No son rentables Bomba Bomba

Torre de Ref.EvaporadorCond./Abs.

G. Aux.

Agua Enfriada

Bomba

Generador

Colectores solares

16



El diagrama que representa la mezcla de trabajo es el Dühirng (P-T)

Se debe evitar la cristalización de la sal, que depende de la presión, yes peligroso en el arranque de la máquina, cuando la T es baja

17



18



iclossssss ddddddddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeee PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPProooooooooooooooooooodddddddddddddddduuuuuuuuuuuuuuuuuuuuucccccccccccccccccccccccccccccccióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnn ddddddddddddddddddddde Frío

sorcccccccccccccccccccciiiiiiiiiiiiiiiiiiióóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn (((((((XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX)))))))))))))))))))))

Tª

19



TªTTT1111111111111111100000000000000000.- OOOOOOOOOOOOOOOOOtttttttttttttttttrrrooosssssssssssssssss CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCiii

3.- Reffffffffffffrrrrrrrrrrrrrrrrrrriiiiiiiiiiiiiiiiiigggggggggggggggggggeraaaaaaaaaaaaaaaaaaacccccccccccccccccccción pppppppppppppppppppor AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbs

iiicccllloooooooooooooooooooosss dddeeeeeeeeeeeeeeeeeee PPPrrroooooooooooooooooooodddddddddddddddddddduuuccccccccccccccccciiiiiiiiiiiiiióónnnnnnnn ddddddddddddddddddd rrrrrrrrrrrríííííííííííííííííooooooooooooooo

sorrrrrrrrrrrrrrrrrrrcccccccccccccccccccción ((((((((((((((((((((IIIIIIIIIIIIIIIIIX)

TTTª

20


2.- Refrigeración por absorción (VIII)

TªT1111111111000000000000 OOOOOOOOOOOOOOttttttttt CCii l d P dddddddddddd ió ddddddddddddd F íTªTTTTTTTTTTTTTTTTTTT11111111111111111000000000000000000000...........------------- OOOOOOOOOOOOOOOOOOOtttttttttttttttttttrrrrrrrrrrrrrrrrrrrooooooooooooooooooooossssssssssssssss CCCCCCCCCCCCCCCCiiiiii

2.------- RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRReeeeffffffffrrrrrrrrrrrrrrrrriiiiiiggggggggggggggggggeeeeeeeeeeeeeeeeeeerrrraaaaaaaaaaaaaaaaaaccccccccccccccccciiiiiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnn pppppppppppppppppppppooooooooooooooooooooorrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbssssssssssssssssssss

iiiiiiiiiiiiicccccccccccccccccccccllllllllllloooooooooooooooooooosssssssssssssssss dddddddddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeeeee PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPrrrrrrrrrrrrrrrrrroooooooooooooooooooooddddddddddddddddddddduuuuuuuuuuuuuucccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccciiiiiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn dddddddddddddddd rrrrrrrrrrrrrrrííííííííííííííííííííoooooooooooooooooooo

ssssssssssssssssooooooooooooooooooooorrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrccccccccccccccccccccciiiiiiiiiiiiiiiiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn (((((((((((((((((((((VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII)))))))))))))))))))))

TTTTTTTª

21


2.- Refrigeración por absorción (VIII)

TªT1111111111000000000000 OOOOOOOOOOOOOOttttttttt CCii l d P dddddddddddddd ió dddddddddddddddd íTªTTTTTTTTTTTTTTTTTTT11111111111111111000000000000000000000...........------------- OOOOOOOOOOOOOOOOOOOtttttttttttttttttttrrrrrrrrrrrrrrrrrrrooooooooooooooooooooossssssssssssssss CCCCCCCCCCCCCCCCiiiiii

2.------- RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRReeeeffffffffrrrrrrrrrrrrrrrrriiiiiiggggggggggggggggggeeeeeeeeeeeeeeeeeeerrrraaaaaaaaaaaaaaaaaaccccccccccccccccciiiiiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnn pppppppppppppppppppppooooooooooooooooooooorrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr bbbbbbbbbbb

iiiiiiiiiiiiicccccccccccccccccccccllllllllllloooooooooooooooooooosssssssssssssssss dddddddddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeeeee PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPrrrrrrrrrrrrrrrrrroooooooooooooooooooooddddddddddddddddddddduuuuuuuuuuuuuucccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccciiiiiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn dddddddddddddddd rrrrrrrrrrrrrrrííííííííííííííííííííoooooooooooooooooooo

iióóóóóóóóóóóóó (((((((((((((((VVVVVVVVVVVVVVVVVIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII))))))))

TTTTTTTª

absssssssssssssssssssssssssssoooooooooooooooooooorrrrrrrrrrrrrccccccccccccccccccccciiiiiiiiiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnnnnnnnnn ((((((((VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII))))))))))))))))))))

22


2.- Refrigeración por Absorción (XI)

NH3-H2O

23


Otros ciclos de absorción (I)

Buscan aumentar la capacidad frigorífica, elrendimiento, o poder realizar el suministrotérmico a temperaturas reducidas

• Ciclos multiefect (el calor se aprovechavarias veces)

• Ciclos multistage (un elemento más deuna vez)

3.- Refrigeración por Absorción (XII)

24


Otros ciclos de absorción (II)

• Double Effect Cycle:Este ciclo aprovecha el calor desprendido en la refrigeración de un condensadorde alta en un generador de baja (máquina grande y cara)Tiene COP del orden de 1,2Necesita un 40% menos de calor que el de simple efectoLa refrigeración auxiliar libera al exterior 25% menos de calor

3.- Refrigeración por Absorción (XIII)

%6043,183,0

7,0Q

2,1Q

COPQ

COPQ

QQ

E

E

S.E.

E

D.E.

E

S.E.G

D.E.G

%75Q

7,0Q

Q2,1

Q

QCOP

Q

QCOP

Q

QQQQ

QQQQ

EE

EE

ES.E.

E

ED.E.

E

.E.SEG

D.E.EG

S.E.AC

D.E.AC

25



• Double Effect Cycle


Temperatura

Pres

ión

Condensador H.P.

Condensador M.P.

Evaporador Absorbedor

Generador H.P.

Generador M.P.

Calor a med. T.

Calor a alta T.

26


Temperatura

Pres

ión

Condensador H.P.

Condensador M.P.

Evaporador Absorbedor

Generador H.P.

Generador M.P.

Calor a med. T.

Calor a alta T.


• Double Effect Cycle


TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTeeeeeeeeeeeeeeeeeeemmmmmmmmmmmmmmmmmmmmppppppppppeeeeeeeeeeeeeeeeeeerrrrrrrrrrrrrrrrraaaaaaaaaaaaaaaaaaaattttttttttttttttttuuura

Pre

sión

Condensadorrr H.P.

Condensador M.PPPPPPPPPPP.

Evaporador AAAbbbbbbbbbbbbbbbbbbbsssssssssssorbbbeeeeeedddddooor

GGeenneeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeraaador H.P.

Genneeerrraador MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM.PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP.

Calor a mmmmmmmmmmmmmeddddddddddddd. T.

Calorrrrrr aaaa aaaaaaaaaaaaaaaaallllllllllllllllttttttttttttttttttttttttttttttaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT.

ros cicccloooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooos deeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabbbbsssssssssssssssssssssssssssssssssssorcióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóón (II)

Doubleee Effeeeeeeeeeeeeeeeeeeeecccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt CCCCCCCCCCCCyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccclllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllleeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee

3.--- RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRReeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeffffffffffffffffffffffffffffffffrrrigggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggeeeeeerrrrrrrrrrrrraaaaaccciiióóónnn ppppppppppppporrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr Absorciiiiiiiiiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn (((XXXIIIIIIIII)))

27


3.- Refrigeración por Absorción (XIV)

Otros ciclos de absorción (III)

• Half Effect Cycle:Este ciclo aprovecha el calor a dos focos térmicos distintos (alta y mediatemperatura)Tiene COP del orden de 0,5Necesita un 40% mas de calor que el de simple efectoLa refrigeración auxiliar libera al exterior 25% más de calor

%14043,12

7,0Q

5,0Q

COPQ

COPQ

QQ

E

E

S.E.

E

H.E.

E

S.E.G

H.E.G

%125Q

7,0Q

Q5,0

Q

QCOP

Q

QCOP

Q

QQQQ

QQQQ

EE

EE

ES.E.

E

EH.E.

E

.E.SEG

H.E.EG

S.E.AC

D.E.AC

28


Otros ciclos de absorción (III)

• Half Effect Cycle:


Temperatura

Pres

ión

Calor

CalorGenerador M.P.

Generador H.P.

Condensador H.P.

Evaporador

Absorbedor L.P.

Absorbedor M.P.

29


Otros ciclos de absorción (IV)

• Single-effect/double-lift:Busca conseguir gran enfriamiento en el agua de alimentación al generador

(del orden de 30ºC frente a los 10 de un ciclo convencional)Puede funcionar como uno de Double Effect, o como Half EffectEl COP varía en función de como trabaja

3.- Refrigeración por Absorción (XV)

30





3.- Refrigeración por Absorción (XV)Pr

esió

n

Temperatura

Condensador

Evaporador Absorbedor L.P.

Absorbedor M.P.

G.H.P.H.T.

G.M.P.M.T.

G.H.P.M.T.

31





3.- Refrigeración por Absorción (XV)

Pre

sión

Temperatura

Condensador

Evaporador Absorbedor L.P.

Absorbedor M.P.

G.H.P.H.T.

G.M.P.M.T.

G.H.P.M.T.

ros cicccccccccclos de aaaaaaaabsorrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccciiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn ((((((((IVVVVVVVVVVVVVV)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

ingle-----------effect/dooooooooouble-liiiiiiiiiiiifffffffffffffffffffffffffffftttttttttttttttttttt:Buuuuuuuuuuuuuuusccccca conseguuuuiiiiir graaaannnnnnn eeeeeeeeeeeeennnnnnnnnnnnfriaaaaaaaaaaaaaammmmmmmmmmmmmmmmmmmiiiiieeeennnnttttoooo eeeennnn eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeell aaaagggggggggggggggggggggggggggggggguuuuuuuuuuuuuuuuuuuaaaaaaaaaaaaaaaaaaa de aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaallllllllllllllllllllliiiiiiiiiiiiiiiimeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnttttttttttttttaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaccccccccccccciiiiióóóóóóóóóónnnnnnnnnnnnn aaaaaaaaaaaalllllllllll gggeeeeeeeennnnnnnnnnnnnnnnneeeerrrraaaaadddddddddddddddddddddddddddddddoooor

(del ordennnn de 30ºCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC frente a los 10 ddddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeee uuuuuuuuunnnnnnnnnn cicloooooooo cccccconvennnnccccioooooooooooooooonnnaaaal)

3.- Reeeeeeeeeefffffffffffffffffffffffffrrrrrrrrrrrrrriiiiiigggggggggggggeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeerrrrrrrrrrrrrrrrraaaaaaaaaaaaaaaaccccccccccccccccciiiióóóóóónnnn pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppooorrr AAAAbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssorciiiióóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóóón (XV)

Pre

sión

T t

Condensador

EEEEEEEEEEvvvvaaaaaaaaaappppppooooooooooooorrrrrrrrrrrrraaaaaaddddddddddoooooooooooorrrrrrrrrr AAAAAbbbbbssssssoooorbbbbbbbbbeeeeeeeeedddddddooooooooor LLLLL.PPPPPPPPPP.

AAAAbbbbsorbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbedoooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooorrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr MMM..PPP..

GGG..HHH..PPPPPP...HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH.TTTTTTTT.

G.M.P.M.T.

GGGGGGGGGGGGGGGGGGG.H.P....................MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM..TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT.

32



T Evap. C.O.P.

T Cond.

T Abs.

T Gen.

33


Una máquina de absorción de LiBr Agua funcionando con Tgen. 70ºC, Tevap. 10ºC,Tcond. 30ºC y eficacia del intercambiador de la solución del 75%. Se desea conocerel COP del sistema suponiendo Tabs. = Tcond.

34



pcond = pgenp2 = p3p4 = p5

pevap = pabsTcond = Tabs

Fig Refrigerante - absorbente Condiciones

1: Mezcla (refrigerante-absorbente) en estado de saturación Tabs = Tcond = 30ºC pevap

2: Mezcla a la salida de la bomba (h cte = h1= h2) y entrada al intercamb. pcond

3: Salida de mezcla al intercambiador pcond

4: Entrada de absorbente al intercambiador Tgen= 70ºC pcond

5: Salida del absorbente del intercambiador pcond

6: Absorbente retornando al absorbedor tras expansión auxiliar pevap

7: Vapor de agua Tgen 70ºC pcond

8: Agua líquida a saturación Tcond= 30ºC pcond

9: Agua saturada a las salida de la expansión (h cte = h8 = h9) Teva = 10ºC pevap

10: Vapor de agua saturado seco Teva = 10ºC pevap

mezclalacalientanobombaLaTT 12

cloooos de Prrrroooooddddduuuuuccccccccciióón ddddddddddddddddddeeeeeee FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFrrrrrrrrrrrííííííooooooooooooo

Br Agua funcionaaaaaaaaaaaaaaaaaannnnnnnnnnnnnnnnnndddddddo con Tgeeeeeeeeeeeennnnnnnnnnnnnnnnnnnnn. 70ºCCCCCCCCCC,,,,,,,,,,,,,,,, TTTTTTTTTTTTTeeeevap. 10ºC,mbbbbbiador de lllla ssssssssssssssssssoluciónnnnnnnnnn ddddddeeeeeeeeeeeeeeeeeellllllll 777777777777777777777555555555555555555555%. Seeeeeeeeeeeeeeeee dddddddddddddddddddddeeeeessssseeeeeaaaaa cccccooooonocer

absssss. = Tcond..........ocerMAbs

gua fundor deMRef

Tgeeeeeeeeon TMMez

35



MezclaAbsorbente CalorCaloradorIntercambi MezclaMezclaMezclapAbsAbsorbenteAbsorbentep TMcTMc

Maxminp

MezclaMezclaMezclap

Maxminp

AbsAbsorbenteAbsorbentepInter TMc

TMcTMc

TMc

MezclapAbsorbentep cc MezclaAbsorbente MMAbspminp McMc

Max

AbsInter T

T

14

54

24

54Inter TT

TTTTTT

)3070(75,070TTT 14Int45T Cº40

Para el refrigerante (agua) le corresponde una presión de saturación en función de la T:

T 70ºC pgen =0,03120 MPa = 31,2 kPaT 30ºC pcond =0,00425 MPa = 4,25 kPaT 10ºC peva =0,00123 MPa = 1,23 kPa

Tabla

FiguraPto 1: Tabs =Tcon= 30ºC y peva = 1,23 kPa XLiBr = 48%Pto 4: Tgen = 70ºC y pcon = 4,25 kPa XLiBr = 58% 36



T 70ºC pgen =0,03120 MPa = 31,2 kPaT 30ºC pcond =0,00425 MPa = 4,25 kPaT 10ºC peva =0,00123 MPa = 1,23 kPa

Tabla

37


Pto 1: Tabs =Tcon= 30ºC y peva = 1,23 kPa XLiBr = 48%Pto 4: Tgen = 70ºC y pcon = 4,25 kPa XLiBr = 58%

38



MAbs

MRef

MMez

Pto T, ºC P, kPa %Abs h, kJ/kg

1

30

1,23

48

h2

2

4,25

h1

3

4 70

585 40 h6

6 1,23 h5

7 704,25

0% (H2O)

8 30 h9

9 101,23

h8

10 10

39



Pto 1

Pto 159

166

Ptos 4 y 5

Pto 4

107Pto 5

40



5848

30

40

70166

107

591

5

4

41



MAbs

MRef

MMez


1

30

1,23

4859

h2

2

4,25

h1

3

4 70

58

166

5 40107

h6

6 1,23 h5

7 704,25

0% (H2O)

8 30 h9

9 101,23

h8

10 10

42



Pto 7

Pto 8

10

2.519

3070

125

Pto 10

2.62643



MAbs

MRef

MMez


1

30

1,23

4859

h2

2

4,25

h1

3

4 70

58

166

5 40107

h6

6 1,23 h5

7 704,25

0% (H2O)

2.626

8 30125

h9

9 101,23

h8

10 10 2.519

44



Se debe realizar un balance energético en el intercambiador para calcular h3

MAbs

MRef

MMez

SaleEntra EnergíaEnergía

5Abs3Mezcla4Abs2Mezcla hMhMhMhM

23Mezcla54Abs hhMhhM

Mezcla

Abs5423 M

Mhhhh

Se debe hacer un balance de masa de absorbente en el

generador o en el absorbedor:

SaleEntra AbsMasaAbsMasa

SaleSaleEntraEntra Ab%MAb%M1MezclaMezcla6AbsAbs

4AbsAbs3MezclaMezcla

Ab%MAb%M:Abs

Ab%MAb%M:Gen

4Absabs3MezclaMezcla Ab%MAb%M5848

Ab%Ab%

MM

4Abs

3Mezcla

Mezcla

Abs 45



Se debe realizar un balance energético en el intercambiador para calcular h3

MAbs

MRef

MMez

Mezcla

Abs5423 M

Mhhhh

Se debe hacer un balance de masa de absorbente en el

generador o en el absorbedor:

5848

MM

Mezcla

Abs

Mezcla

Abs5423 M

Mhhhh584810716659h3 kg/kJ8,107h3

46



Suponiendo que circula 1 kg derefrigerante MRef (en el evap y cond)Y sabiendo %AbsMezcla (48%) y el%AbsAbs (58%) se pueden conocerla MMezcla y la MAbs

MAbs

MRef

MMez

kg923,152,01MM48,01

M48,0M1M

MMM MezclaMezclaMezclaAbs

fReAbsfReMezcla

kg923,0kg923,1M

M48,0MMezcla

MezclaAbs 47



MAbs

MRef

MMez

Comprobar que:

AbsCondEvapGen QQQQ

)hh(M)hh(MQ 34Abs37fReGen

)8,107166(923,0)8,1071,626.2(1

)hh(MQ 910fReEvap

kJ48,393.2)73,12521,519.2(1

)hh(MQ 87fReCond

kJ37,500.2)73,1251,626.2(1

)hh(M)hh(MQ 16Abs110fReAbs

)59107(923,0)5921,519.2(15,504.237,500.248,393.2572.2

9,004.55,965.4

(0,8%)

572.27,533,518.2

5,504.23,442,460.2

48



Gen

Evap

QQ

COP572.2

48,393.2 93,0

No se han considerado los saltos térmicos existentes en los intercambiadoresdel generador, absorbedor, evaporador y condensador, lo que reduciría el COPhasta valores cercanos al 0,7

49


4.- Otros Ciclos (I)

Ciclo Compresión - Absorción:Tiene versatilidad de funcionamientoEnlazados en paralelo o en cascada

50



Ciclo Compresión - Absorción:Tiene versatilidad de funcionamientoEnlazados en paralelo o en cascadaAbsorbedor A.T.

Intercambiador.

V. Exp. 1

V. Exp. 2Agua

calentada

Agua a

calentar

Condensador B.T.

Evaporador B.T.

Con 4 válvulas de 3 vías

Condensador A.T.

Evaporador A.T.

Generador A.T.

51




Intercambiador.

V. Exp. 1

V. Exp. 2Agua

calentada

Agua a

calentar

Condensador B.T.

Evaporador B.T.

Sólo Compresión en B.Tª

Generador A.T.Condensador A.T.

Evaporador A.T.

52




Absorbedor B.T.

Generador B.T.

Intercambiador.

Condensador B.T.

V. Exp. 1

Evaporador B.T.

V. Exp. 2

Agua

calentada

Agua a

calentar

CAP

Sólo Absorción en B.Tª

Condensador A.T.

Evaporador A.T.

53




Absorbedor B.T.

Generador B.T.

Intercambiador.

Condensador B.T.

V. Exp. 1

Evaporador B.T.

V. Exp. 2

Agua

calentada

Condensador A.T.

Agua a

calentar

CAP

Evaporador A.T.

Absorción y Compresión en Paralelo

54




Absorbedor B.T.

Generador B.T.

Intercambiador.

Condensador B.T.

V. Exp. 1

Evaporador B.T.

V. Exp. 2

Agua

calentada

Condensador A.T.

Agua a

calentar

Evaporador A.T.

CAP

Absorción en B.Tª en cascada con Compresión en A.Tª

55




Generador A.T.

Intercambiador.

V. Exp. 1

V. Exp. 2Agua

calentada

Condensador A.T.

Agua a

calentar

Condensador B.T.

Evaporador B.T.

Evaporador A.T.

Compresión en B.Tª en cascada con Absorción en A.Tª

56


4.- Otros Ciclos (II)

Magneto-Térmico (I):

0

1

2

3

4

5

0

M (A

m2 /k

g)

Paramagnetismo

Ferromagnetismo

100 200 300 400 T (K)

TCurie

1

2

3Aplicación de un campo

magnético, H

ParamagnetismoDesorden en la orientación

Alta entropíaT > TCurie

FerromagnetismoOrdenamiento de espines

Baja entropíaT < TCurie

57



Magneto-Térmico (II):

El material entra en el espacio a refrigerar

Se retira y magnetizael material

Se pone en contacto con el medio exterior

Se retira el campomagnético

El material libera caloren el exterior

El material toma calordel espacio a refrigerar

El material se sigue enfriando con el medio exterior

El materialse calienta

58



Magneto-Térmico (III):

S

T

A B

CD

H = 0

H >> 0

TA TB

Ciclo magnético de CarnotDos procesos adiabáticos (A-B y C-D) y losotros dos procesos isotermos (B-C y D-A)

S

T

AB

CD

H = 0H >> 0

TD TC

Ciclo magnético de BraytonDos procesos adiabáticos (A-B y C-D) y los otros

dos con intensidad magnética cte (B-C y D-A)

TBTA

59


S

T

A B

CD

H = 0

H >> 0

TA TB


S

T

AB

CD

H = 0H >> 0

TD TC



TBTA



El Ciclo AMREl lecho magnético puede contener uno o más materiales,

ordenados de menor a mayor temperatura de Curie

S

T

H = 0H >> 0

Material n

Material 1Material 2

60


61




S

T

A B

CD

H = 0

H >> 0

TA TB


S

T

AB

CD

H = 0H >> 0

TD TC



TBTA

S

T

S

T

62


4.- Otros Ciclos (III)

Ciclo Termo-Acústico (I):

Temperatura del extremo cerrado

Temperatura del extremo abierto

Sonido

>

63


Ciclo Termo-Acústico (II):T

S

QFF

QFC

2

1

4

3

Foco Caliente

Foco Frío

Pila

4 3

1 2

QFF QFC

Calor

Gas

Pérdidas de calor por conducción


64


Ciclo Termo-Acústico (III):

Alta

voz

Pila

Intercambiador de calor(el calor entra)

Intercambiador de calor(el calor sale)

CalorPilaQFC

Gas

CalorPila

Gas

QFF


65


Bibliografía del Tema

E. TorrellaLa Producción de FríoEjercicios de Producción de Frío

Climatización con Gas NaturalSistemas de Absorción y CompresiónGas Natural

ASHRAE HANDBOOKS (CD`s)Fundamentals; Cap 1Refrigeration; Cap 41

66

t10.- otros ciclos de producción de … web...t10.- otros ciclos de producción de frío 3.-...

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