Sistema de Refrigeracin COP y Reconocimiento de partes

1.-OBJETIVOS:1.1. General: Evaluar el ciclo de Refrigeracin por compresin de Vapor con el refrigerante R12 o R134a.

1.2. Objetivos Especficos: a. Visualizar el proceso de Refrigeracin por compresin de refrigerante R12 bajo condiciones reales de funcionamiento. b. Determinar la capacidad de Refrigeracin. c. Determinar el trabajo del Compresor. d. Determinar el coeficiente de operacin del ciclo de refrigeracin ideal.e. Determinar el coeficiente de operacin del ciclo de refrigeracin experimental.f. Representar de forma grfica las condiciones de funcionamiento del ciclo.

2.- PRINCIPIOS TERICOS.En la actualidad, los sistemas de refrigeracin han tomado un lugar muy importante en el mbito industrial, de servicios y en la vida diaria. En el mbito industrial la refrigeracin es indispensable para lograr las condiciones ideales y controladas para poder realizar los diversos procesos productivos, de transporte, de almacenamiento y de exhibicin. Por esta razn el hacer a estos sistemas ms eficientes, respecto al uso de la energa, se ha convertido en una prioridad.Los sistemas de refrigeracin se utilizan para mantener un espacio determinado a una temperatura menor que la de su entorno. El ciclo de refrigeracin que se utiliza con msfrecuencia es por compresin de vapor, donde el refrigerante se evapora y se condensa alternadamente, para luego comprimirse en la fase de vapor.

3.- ELEMENTOS DE UN REFRIGERADOR O CONGELADOR.

Figura N 1 Diagrama P-h, de la refrigeracin por compresin

3.1 Procesos de refrigeracinUn proceso de refrigeracin consiste en el cambio de las propiedades termodinmicas de un refrigerante y la transferencia de energa entre el refrigerante y los alrededores. El sistema de refrigeracin ms comn es el de compresin del vapor. En este ciclo ocurren los siguientes procesos:i) Evaporacin: En este proceso, el refrigerante se evapora a una temperatura ms baja que los alrededores, absorbiendo su calor latente de evaporacin.ii) Sobrecalentamiento: El vapor de refrigerante saturado usualmente se sobrecalienta para asegurar que el refrigerante lquido no entra al compresor.iii) Compresin: El refrigerante se comprime a una temperatura y presin ms alta para condensacin.iv) Condensacin: El refrigerante gaseoso se condensa a forma lquida siendo sobrecalentado, luego condensado, y finalmente subenfriado, transfiriendo su calor latente de condensacin a un refrigerante.v) Estrangulamiento y expansin: El refrigerante de alta presin es estrangulado a la presin de evaporacin ms baja y est listo para la evaporacin.vi) Absorcin de calor: El calor se absorbe de los alrededores debido a la menor temperatura del aire o gas.

3.2 Coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeracinEl coeficiente de rendimiento es un ndice de rendimiento de un ciclo termodinmico o un sistema trmico. Debido a que elCOPpuede ser mayor que 1, se usa elCOPen vez de la eficiencia trmica. El coeficiente de rendimiento puede usarse para realizar distintos anlisis:Un refrigerador que se usa para producir solamente un efecto de refrigeracin, esto es,COPref.Una bomba de calor en la que el efecto trmico se produce por elCOPhpde calor rechazado.Un sistema de recuperacin de calor en el que tanto el efecto de refrigeracin como el efecto de calentamiento son usados al mismo tiempo,COPhr.Para un refrigerador, elCOPse define como el ratio entre el efecto de refrigeracinq#1respecto al trabajo de entradaWin, ambos en Btu/lb (kJ/kg), esto es:COPref= Efecto de refrigeracin/ Trabajo de entrada =q#1/WinPara el ciclo de refrigeracin de Carnot

Con una bomba de calor, el efecto til es el efecto de calentamiento debido al calor rechazado q#2, as que COPhpes el ratio de rechazo de calor respecto a la entrada de trabajo, o

Para un sistema de recuperacin de calor, el efecto til es q#1y q#1. En tales condiciones, COPhr, se define como el ratio de la suma de los valores absolutos del efecto de refrigeracin y el rechazo de calor respecto al valor absoluto del trabajo de entrada, es decir,

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALEl equipo que se usar es un mdulo de refrigeracin modificado para realizar ensayos experimentales de refrigeracin por compresin de vapor. Estprovisto de termocuplas, manmetros y presos tatos de seguridad (ver figura 2 y figura 3). El refrigerante utilizado es el R12 o R-134a. Este equipo permite que se practiquen diferentes ensayos al sistema de refrigeracin, por lo que tiene varios circuitos y elementos de maniobra. En esta experiencia se usarn tres capilares como dispositivos de expansin, usando uno a la vez, los mismos presentan igual dimetro pero con longitudes diferentes que permiten variar la temperatura de evaporacin. Adems, se aumentara el subenfriamiento y el sobrecalentamiento por medio del subenfriador y el cobre calentador.

Figura N 2. Circuito del Mdulo de Refrigeracin (MDRR).

Mediante los resultados y clculos posteriores, se compararn principalmente los coeficientes de operacin (COP), de cada ensayo para determinar el aumento o disminucin del rendimiento del sistema. Adicionalmente tambin se podr estudiar y determinar las irreversibilidades presentes en el sistema de refrigeracin.

4.1. Equipos e instrumentos a emplear

Mdulo modificado de refrigeracin MDRR.

Refrigerador industrial

Termmetro digital

Termocuplas tipo K

Probetas: que sirve para almacenar el liquido

Cronometro

4.2. Prctica:i. Arranque de la unidad, esperar tiempo de estabilizacin.ii. Toma de muestra de la temperatura del habitculo.iii. Toma de presiones de las lneas de alta y Baja presin.iv. Tomas de temperaturas con el termmetro digital en los cuatro puntos de muestras de las termocuplas.

5. Ecuaciones a utilizar:

a. Coeficiente de Operacin del equipo.

[Escribir el ttulo del documento][Escribir el subttulo del documento]

6.Informe: El informe debe contener:

i. Datos experimentales obtenidos de la prctica

TiempoEn minutosTemperaturaProbeta 1(C)TemperaturaProbeta 2(C)TemperaturaProbeta 3(C)TemperaturaProbeta 4(C)

054545454

546.8047.0548.5351.22

1040.9243.5545.8748.52

1535.1039.7042.8546.33

2030.1535.6039.8544.35

2526.0531.7036.7342.25

3022.1027.9033.8040.20

3518.6524.2530.7438.05

4015.6521.0128.0536.15

4513.0017.9025.2834.07

5010.6014.9522.7032.10

558.1511.7019.4730.05

605.708.0017.6528.30

653.644.2515.4656.51

702.902.8413.6027.07

752.503.5011.6023.44

802.273.389.9122.07

852.152.558.3221.46

901.991.347.5020.10

ii. Clculos relacionados con la obtencin de los resultados. iii. Resultados obtenidos

Para la primera probeta La frmula usada es la siguiente Q=Ce*m*T

Tiempo( min)Temperatura(C)Incremento de temperatura(C)Calor especifico

Masa(Kg.)Calorabsorbido por el refrigerante( J )

05404217,60,30

547,056,954217,60,38793,696

1043,553,54217,60,34428,48

1539,73,854217,60,34871,328

2035,64,14217,60,35187,648

2531,73,94217,60,34934,592

3027,93,84217,60,34808,064

3524,253,654217,60,34618,272

4021,013,244217,60,34099,5072

4517,93,114217,60,33935,0208

5014,952,954217,60,33732,576

5511,73,254217,60,34112,16

6083,74217,60,34681,536

654,253,754217,60,34744,8

702,841,414217,60,31784,0448

753,5-0,664217,60,3-835,0848

803,380,124217,60,3151,8336

852,550,834217,60,31050,1824

901,341,214217,60,31530,9888

66629,6448

Para la segunda probeta La frmula usada es la siguiente Q=Ce*m*T

Tiempo(minutos)TemperaturaCIncremento de temperatura(C)Calor especificoJ/kg.CMasa(Kg.)Calorabsorbido por el refrigerante (joule)

05404217,60,30

546,87,24217,60,39110,016

1040,925,884217,60,37439,8464

1535,15,824217,60,37363,9296

2030,154,954217,60,36263,136

2526,054,14217,60,35187,648

3022,13,954217,60,34997,856

3518,653,454217,60,34365,216

4015,6534217,60,33795,84

45132,654217,60,33352,992

5010,62,44217,60,33036,672

558,152,454217,60,33099,936

605,72,454217,60,33099,936

653,642,064217,60,32606,4768

702,90,744217,60,3936,3072

752,50,44217,60,3506,112

802,270,234217,60,3291,0144

852,150,124217,60,3151,8336

901,990,164217,60,3202,4448

65807,2128

Para la tercera probeta La frmula usada es la siguiente Q=Ce*m*T

Tiempo( min)Temperatura(C)Incremento de temperatura(C)Calor especifico

Masa( Kg ) Calorabsorbido por el refrigerante( J )

05404217,60,30

548,535,474217,60,36921,0816

1045,872,664217,60,33365,6448

1542,853,024217,60,33821,1456

2039,8534217,60,33795,84

2536,733,124217,60,33947,6736

3033,82,934217,60,33707,2704

3530,743,064217,60,33871,7568

4028,052,694217,60,33403,6032

4525,282,774217,60,33504,8256

5022,72,584217,60,33264,4224

5519,734217,60,33795,84

6017,652,054217,60,32593,824

6515,462,194217,60,32770,9632

7013,61,864217,60,32353,4208

7511,624217,60,32530,56

809,911,694217,60,32138,3232

858,321,594217,60,32011,7952

907,50,824217,60,31037,5296

58835,52

Para la cuarta probeta La frmula usada es la siguiente Q=Ce*m*T

Tiempo( min)Temperatura(C)Incremento de temperatura(C)Calor especifico

Masa( Kg )Calorabsorbido por el refrigerante( J )

05404217,60,30

551,222,784217,60,33517,4784

1048,522,74217,60,33416,256

1546,332,194217,60,32770,9632

2044,351,984217,60,32505,2544

2542,252,14217,60,32657,088

3040,22,054217,60,32593,824

3538,052,154217,60,32720,352

4036,151,94217,60,32404,032

4534,072,084217,60,32631,7824

5032,11,974217,60,32492,6016

5530,052,054217,60,32593,824

6028,31,754217,60,32214,24

6527,071,234217,60,31556,2944

7026,510,564217,60,3708,5568

7523,443,074217,60,33884,4096

8022,071,374217,60,31733,4336

8521,460,614217,60,3771,8208

9020,11,364217,60,31720,7808

42892,992

iv. Graficar el ciclo de refrigeracin para el refrigerante empleado basado en las condiciones de funcionamiento del banco, en el respectivo diagrama P-h.

v. Graficar en el mismo diagrama el ciclo de refrigeracin ideal, haciendo las suposiciones tericas que sean necesarias, bajo las condiciones de funcionamiento del banco. Analizar las diferencias representadas en los grficos.

v. Calcular los coeficientes de operacin en los ciclos real e ideal; basados en las condiciones plantadas en la prctica. Analizar las diferencias o similitudes.

HALLANDO EL COP PARA CADA UNO DE LAS PRUEBAS REALIZADAS

La potencia del comprensor del gas R404DATOS

HALLANDO LA POTENCIA DEL COMPRESOR

/ tPara la primera probeta

DATO OBTENIDO para la primera prueba o la probeta que se encontraba en la parte superior de la nevera

Para la segunda probeta

PARA LA TERCERA PROBETA

PARA LA CUARTA PROBETA

BIBLIOGRAFA. Bibliografa recomendada:

CENGEL, Y. y BOLES M.Termodinmica. Editorial Mc Graw Hill, Quinta edicin, Mxico (2006). WHITMAN,W. yJOHNSON, W. Tecnologa de la Refrigeracin y Aire Acondicionado. Tomo I.Editorial Thomson Parafino, Espaa (2000). PITA, E.Principios y Sistemas de Refrigeracin. Editorial Limusa Noriega,Primera edicin, Mxico (2006). Gua de Ventilacin y Aire Acondicionado Prof. Edgar Rodrguez, Venezuela (2003). Diagramas de Mollier (refrigerante R12 R-134a). Fuente: CoolPack (2010).