estado del refrigerante en el evaporador

7/25/2019 Estado Del Refrigerante en El Evaporador

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ESTADO DEL REFRIGERANTE EN EL EVAPORADOR

En la Figura Se muestran los distintos estados en que el refrigerantepuedeenontrarse en el interior del e!aporador" lo que depende de laestrutura delmismo" as# omo tam$i%n de la forma en que %l es operado & delespaio

oupado por el refrigerante" pero el fator de ma&or importania es elsistemade ontrol que se adopta para el refrigerante" es deir si se 'aemediante!(l!ulas a )otador & otros tipos omo un restritor o tu$o apilar elual es elm(s usual en la refrigerai*n dom%stia+

Tal omo se 'a estudiado anteriormente" el l#quido que se 'alla en elinteriordel ondensador" est( sometido a la presi*n de ompresi*n" siendoneesario

mantener esta presi*n para el funionamiento del sistema+En onseuenia entre la l#nea de l#quida & la entrada del e!aporadorse 'aeneesario interalar un dispositi!o mediante el ual sea posi$leregular laentrada del l#quido" separando los lados de alta & de $a,a presi*ne-atamentea la entrada del e!aporador+Para lograr esto se reurre a un sistema o dispositi!o que regulasimult(neamente la antidad de refrigerante que penetra ale!aporador & losomete a una restrii*n mediante la ual se 'ae posi$le mantenerpresi*n



ele!ada en la l#nea l#quida" no o$stante estar esta onetada on ellado de $a,adel sistema+En el preiso instante en que el l#quido refrigerante a alta presi*n"pasa a

tra!%s de la restrii*n al interior del e!aporador que se enuentra a$a,apresi*n" el refrigerante se on!ierte" aun uando no sea mas que poruninstante en l#quido refrigerante a $a,a presi*n+ Ello ourre solamenteduranteuna frai*n de segundo" por que enseguida di'a perdida de presi*npro!oala inmediata e!aporai*n" on la onsiguiente a$sori*n de alor queesae!aporai*n trae asoiada+ .uando se e!apora el l#quido" se produen$ur$u,asde !apor & las mismas se 'aen presentes en la masa de este" siendoen eseinstante que se die que el l#quido refrigerante entra en e$ullii*n+A medida que el refrigerante prosigue su tra&etoria a tra!%s dele!aporador"el estado l#quido on $ur$u,as de !apor desaparee" & se transformaen !aporon gotitas de l#quido" o sea !apor '/medo" pasando a ser !aporsaturado" en

el preiso instante en que las /ltimas gotas del refrigerante l#quido see!aporan" oportunidad en que todo se on!ierte en !apor seo00TERMODINÁMICA DEL CICLO FRIGORÍFICO

El ciclo frigorí fico en el diagrama log p-h El ciclo frigorí fico real consta de los siguientes cambios de

estado:

Además, en el ciclo frigorí fico real también se producen pérdidas de presión para que la evaporación y la

condensación no se desarrollen de forma exactamente horizontal (isobárica).



Visualizaciones energéticas en el diagrama log p-h

Las distancias horizontales de las esquinas del proceso en el

diagrama log p-h corresponden a las diferencias entálpicas.

En el ciclo frigorí fico básico sin ramificación de los caudales

másicos, estos últimos, multiplicados por el caudal másico

del refrigerante, producen los flujos de energí a o potenciasdel sistema ideal. Las distancias en el diagrama log p-h son,

por tanto, una medida directa para los flujos de energí a

cambiadas. El segmento 4 – 1 corresponde a la potencia

frigorí fica y es la potencia útil de la instalación frigorí fica.

El segmento 1 – 2 es la potencia de accionamiento empleada

mediante el compresor. El segmento 2 – 3 corresponde a la

potencia térmica emitida mediante el condensador. Es el

calor residual de la instalación frigorí fica. De la relación

potencia útil-potencia de accionamiento se puede determinar

el í ndice de rendimiento calorí fico COP (Coefficient of

Performance, coeficiente de rendimiento). El í ndice de

rendimiento calorí fico se puede comparar con el rendimientoen una máquina motriz.

El ciclo frigorí fico

Con fluidos de trabajo que, como el agua o el refrigerante,

pueden aparecer en diversas fases, el diagrama T-s presentaotro aspecto. En la parte izquierda aparece un área (gris) con

el fluido de trabajo lí quido y subenfriado. En el centro (azul)

existe una mezcla de vapor y lí quido, el vapor húmedo. A su

derecha (rosa) aparece el fluido de trabajo en forma de vapor

y sobrecalentado. También el ciclo frigorí fico con sus tí picas

transiciones de fase se puede representar en este diagrama T-

s. El proceso es muy similar al conocido proceso motriz de

vapor. La mayor diferencia es que el ciclo circula en el

sentido contrario a las agujas del reloj. De este modo, los

procesos de evaporación y condensación así como de

estrangulación (expansión) y compresión (bombeo) cambian

sus posiciones. La superficie cerrada (verde) corresponde al

trabajo del compresor que se añade al ciclo.

El diagrama log p-h para refrigerantes

En el diagrama log p-h, la presión p se ha trazado sobre la entalpí a h. En la parte central (azul) se

encuentra el área del vapor húmedo. En este caso, la temperatura corresponde a la temperatura de

ebullición de la presión. El área de vapor húmedo está rodeada de curvas lí mite con el contenido de vapor

x=0,0 y x=1,0. A su izquierda (gris) aparece el refrigerante lí quido. La temperatura está por debajo de la

temperatura de ebullición de la presión. El refrigerante está subenfriado. A la derecha (rosa), se muestra

el refrigerante gaseoso y la temperatura está por encima de la temperatura de ebullición. El refrigerante

está sobrecalentado. Para cada refrigerante existe un diagrama log p-h propio. El diagrama log p-h es más

apropiado para la representación del ciclo frigorí fico que el diagrama T-s, y se utiliza principalmente para

ello. Como las energí as cambiadas con el refrigerante modifican la entalpí a h del refrigerante, los flujos

de energí a pueden leerse directamente en el diagrama como segmentos horizontales.



El refrigerante

Cada ciclo requiere un fluido de trabajo y en el ciclo

frigorí fico se trata del refrigerante. En el ciclo frigorí fico, el

refrigerante se encarga de transportar calor. En este caso se

utiliza la gran absorción de energí a de la evaporación o el

suministro de energí a de la condensación de un lí quido. Para

poder llevar esto a cabo con las temperaturas normales de

una instalación frigorí fica con presiones controlables, se

utilizan, como fluidos de trabajo, lí quidos de f ácil ebullición

como diversos hidrofluorocarburos (HFC), amoní aco

(NH3), dióxido de carbono (CO2) o hidrocarburos como

butano o propano.

Los distintos refrigerantes se marcan con una R seguida de un número. El agua, utilizada normalmente en

los ciclos técnicos, no es apropiada para el ciclo frigorí fico. Con las bajas temperaturas habituales de una

instalación frigorí fica, la presión de evaporación es extremadamente baja y existe el peligro de que el

agua se congele. La aplicación de CO2 resulta técnicamente complicada. Se produce un nivel de presión

muy elevado debido a la baja temperatura de ebullición. Como consecuencia, los componentes normales

de la refrigeración, como válvulas, compresores o cambiadores de calor, no pueden ser utilizados. Para el

NH3 también existen componentes especiales porque los materiales cobrizos no son resistentes al

amoní aco

Para un buen funcionamiento, es importante la evolución de la presión de vapor del fluido de trabajo. Esta

debe ser gaseosa con presiones bajas y temperaturas de refrigeración deseadas, y lí quida con presiones y

temperaturas altas. Además los niveles de presión deben ser controlables técnicamente. En el diagrama,

se muestra la curva de presión de vapor del HFC R134a apropiado. Las temperaturas refrigerantes

normales de -26°C en el evaporador se pueden generar con presiones de 1bar, mientras que para la

condensación solamente se requiere una presión de 17 bares con 60°C. Mientras que con las sustancias

puras, como NH3, propano y CO2, la curva de presión de vapor está fijada, esta se puede ajustar

ampliamente con los HFC a las necesidades mediante las mezclas de diversos tipos básicos

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