REFRIGERADORES Y BOMBAS DE CALOR Ing. Danny Zelada Mosquera

1. En un frigorfico domstico qu elementos hacen la funcin de los focos caliente y fro que aparecen en la figura?

2. En un acondicionador de aire de ventana, qu elementos hacen la funcin de los focos caliente y fro que aparecen en la figura?

3. Un ciclo de refrigeracin que opera como en la figura, tiene como transferencia de calor Qe= 2000 Btu y Qs= 3200 Btu. Determina el trabajo neto que se precisa, en kJ, y el coeficiente de operacin del ciclo.

4. El coeficiente de operacin de un ciclo de bomba de calor que

opera como en la figura es 3,5 y el trabajo neto suministrado es 5 000 kJ. Determina la transferencia de calor Qe y Qs, en kJ.

5. Rechazo de calor mediante un refrigerador

El compartimiento para comida de un refrigerador, que se muestra en la figura, se mantiene a 4C al extraer calor de ste a una tasa de 360 kJ/min. Si la entrada de potencia requerida al refrigerador es de 2 kW, determina:

a) El coeficiente de desempeo del refrigerador b) La tasa de rechazo de calor hacia la habitacin que aloja al refrigerador.

6. Calentamiento de una casa mediante una bomba de calor

Se utiliza una bomba de calor para satisfacer los requerimientos de calefaccin de una casa y mantenerla a 20C. Se estima que la casa pierde calor a una tasa de 80 000 kJ/h en un da en el que la temperatura del aire exterior desciende a -2C. Si la bomba de calor en estas condiciones tiene un COP de 2,5, determina:

a) la potencia consumida por la bomba de calor y b) la tasa a la que se extrae calor del aire fro exterior.

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7. EVALUACIN DEL FUNCIONAMIENTO DE UN FRIGORFICO

Un refrigerante a baja temperatura circula en situacin estacionaria a travs de los conductos insertados en las paredes del compartimiento de un congelador. El ciclo frigorfico mantiene una temperatura de -5C en el congelador cuando la temperatura del aire que rodea la instalacin es de 22C. La transferencia de calor desde el congelador al refrigerante es de 8000 kJ/h y la potencia requerida para accionar el ciclo frigorfico es de 3200 kJ/h. Determina para el frigorfico su coeficiente de operacin.

8. Una bomba de calor cuyo COP es 1,5 se utiliza para suministrar 270000kJ/h a un pequeo

proceso industrial que trabaja a unos pocos cientos de grados por encima de la temperatura del aire atmosfrico, que est a 2C. Determina:

a) La potencia necesaria en kW para mover la bomba de calor. b) El flujo de calor extrado de la atmsfera en kJ/h. c) El costo de funcionamiento de 1h si la electricidad cuesta 12 centavos el kW-hora.

9. Cul es la diferencia entre un refrigerador y una bomba de calor?

10. Cul es la diferencia entre un refrigerador y un acondicionador de aire? 11. Define con tus propias palabras el coeficiente de desempeo de un refrigerador. Puede ser

mayor que la unidad?

12. Define con tus propias palabras el coeficiente de desempeo de una bomba de calor. Puede ser mayor que la unidad?

13. Un acondicionador de aire produce un efecto de enfriamiento de 2 kW al rechazar 2,5 kW de

calor. Cul es su COP?

14. Por la unidad de acondicionamiento de aire de un auto circulan 0,05 kg/s de refrigerante 134. El fluido entra al compresor como vapor saturado a 180 kPa y sale del compresor a 0,70 MPa y 45C. Determina

(a) La potencia suministrada al compresor en kilovatios, y (b) El flujo de calor en el evaporador en kJ/s.

Tecnologa de la Produccin

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15. La bomba de calor de una vivienda opera en situacin estacionaria segn muestra esquemticamente la figura adjunta. El refrigerante 134 circula a travs de los distintos componentes del sistema, reflejndose en la figura los datos de las propiedades en los estados significativos del ciclo de refrigeracin. El flujo msico de refrigerante es de 4,6 kg/min. - Determina las velocidades de transferencia

de calor, en kJ/min, (a) Desde el refrigerante al aire acondicionado

en el condensador, (b) Entre el compresor y el entorno, en kJ/min, (c) Desde el aire atmosfrico al refrigerante en el

evaporador, - Calcula, asimismo, el coeficiente de

operacin. Pueden despreciarse las variaciones de energa cintica y potencial.

- Grafica el ciclo termodinmico en un diagrama presin volumen especfico.