tema 5 uta y mollier

Máquinas y Equipos

Térmicos.

TEMA 5: EL CICLO

FRIGORÍFICO

Prof. Santiago G.

Máquinas y Equipos Térmicos

Tema 5: UTA + CICLO FRIGORÍFICO

Prof. Santiago G.

U.T.A.

(TEMA 4+)

TEMA 5: EL CICLO

FRIGORÍFICO

DIAGRAMA

DE MOLLIER

Tratamientos

del aire



Prof. Santiago G.

U.T.A. = UNIDAD DE

TRATAMIENTO DEL AIRE

Aire

Con Tª y HR

deseada

Aire

EXTERIOR

Aire

INTERIOR



Prof. Santiago G.

U.T.A. = UNIDAD DE TRATAMIENTO DEL AIRE



Prof. Santiago G.


RECORDATORIO:

Mezcla de DOS

caudales de aire

húmedo

V1 / V3 = ( T3 – T2 ) / ( T1 – T2 )

El punto 3 sobre la recta de unión entre 1 y 2



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Prof. Santiago G.


SISTEMA FREE COOLING (enfriamiento gratuito)

SISTEMA FREE COOLING:

Apertura motorizada de compuertas del caudal de entrada

de aire, que permite una regulación en función de las

necesidades térmicas.

Caso 1.

Tª Ext. = 18 ºC

Tª int. Requerida = 18 ºC

COMPUERTAS ABIERTAS

AL 100%

Caso 2.

Tª Ext. = 30 ºC

Tª int. Requerida = 18 ºC

COMPUERTAS ABIERTAS

AL MÍNIMO



Prof. Santiago G.


SISTEMA FREE COOLING (enfriamiento gratuito)



Prof. Santiago G.

LOS RECUPERADORES ENTÁLPICOS permiten recuperar

la energía del aire de expulsión mediante intercambiadores

en los cuales los caudales de aire de entrada y salida se

cruzan pero no se mezclan, sólo intercambian energía.



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* RECUPERADORES ENTÁLPICOS *



Prof. Santiago G.

CICLO FRIGORÍFICO DE COMPRESIÓN DE VAPOR



Prof. Santiago G.



Prof. Santiago G.

COMPRESOR: Aspira refrigerante a

baja presión y Tª y lo expulsa al

condensador (tubería de descarga)

como vapor sobrecalentado a alta

presión y Tª (gracias al motor

eléctrico).

[Ejemplo: Sale a 85-90ºC y en la

tubería de descarga pierde ~10ºC]



Prof. Santiago G.

CONDENSADOR: Se cede calor al exterior

(por calor sensible y luego por calor

latente debido a la condensación)

Tc = Ta + 15ºC

[Ej. Entra ~ 80ºC, sale ~54 en estado líq.]

(considerando Ta = 39ºC)



Prof. Santiago G.

EXPANSOR: El

refrigerante pierde

Presión y Tª. Al salir

del condensador el

líquido refrigerante

sufre un

subenfriamiento de

~6ºC.

Al pasar por la válvula

de exp. ~10% del

líquido pasa a gas.



Prof. Santiago G.

EVAPORADOR: La mezcla líq-vapor absorbe el

calor del medio (a refrigerar) y se completa el

cambio de estado a vapor saturado o

sobrecalentado. La Tª del Evaporador suele ser

5-6ºC menos que la Cámara



Prof. Santiago G.



Prof. Santiago G.

a) ¿Temp. A la salida del condensador?

En el ciclo IDEAL es la misma que a la

entrada, 40 ºC. El punto de salida está

sobre la línea de saturación porque el

enunciado dice que del consensador sale

líquido saturado, no subenfriado



Prof. Santiago G.

b) ¿PRESIÓN a la salida del condensador?

En el ciclo IDEAL es la misma que a la

entrada, 10 bares ó 1 MPa. En el ciclo ideal

NO se consideran pérdidas de carga.



Prof. Santiago G.

c) CALOR por unidad de tiempo

(POTENCIA) cedido por el refrigerante en

la condensación

H1= 430 (kJ/kg)

H2= 260 (kJ/kg)

ΔH= 170 (kJ/kg)

P= U x ΔH (kJ/s ó kW)

U = Caudal refrigerante (g/s)

U hay que pasarlo a (kg/s):

U = 20 (g/s) x 1/1000 (kg/g) = 0,02 (kg/s)

P = 0,02 (kg/s) x 170 (kJ/kg) =

= 3,4 kJ/s ó kW

P (kcal/h) = 3,4 (kJ/s) x 3600 (s/h) x

1 / 4,18 (kcal/kJ) =

= 2928,2 (kcal/h)



Prof. Santiago G.



Prof. Santiago G.

a) CALIDAD del refrigerante a la entrada y

salida de la fase de expansión.

Calidad entrada expansión: 0

Calidad salida expansión: 0,5

b) CALIDAD del refrigerante a la salidad

del evaporador

Calidad salida evaporador: 1

c) TEMPERATURA entrada/salida

expansor:

Tª ent. EXP. = 55ºC

Tª sal. EXP. = - 27ºC

d) TEMPERATURA entrada/salida

evaporador:

Tª ent. EVAP. = -27ºC

Tª sal. EVAP. = - 27ºC

e) PRESIÓN entrada/salida evaporador:

P = 0,1 Mpa = 1 bar



Prof. Santiago G.

CICLO DE COMPRESIÓN

POTENCIA FRIGORÍFICA: Calor que se absorbe del

medio a refrigerar por unidad de tiempo (Qf), será

equivalente al calor que absorve el evaporador y las

cargas térmicas del medio a refrigerar

Qf = Q (cargas term) = Qevaporador = U x (Hsal – H ent)

COP (Coeficiente de Operación ó Rendimiento frigorífico)

es la relación entre la energía que se absorbe del medio

(evaporador) y la que se aporta al sistema (Compresor)

COP = Q f / W comp



Prof. Santiago G.

CICLO DE COMPRESIÓN CON RECALENTAMIENTO

El RECALENTAMIENTO es un aumento de temperatura

(calor sensible) a presión constante, del refrigerante tras la

salida del evaporador y antes de entrar en el compresor.

OBJETIVO del RECALENTAMIENTO: Evitar el llamado

«golpe de líquido», es decir la entrada de refrigerante

líquido en el compresor.



Prof. Santiago G.

CICLO DE COMPRESIÓN CON RECALENTAMIENTO

Consecuencias del recalentamiento:

1. Mayor trabajo del compresor (más Tª -> más volumen

específico ): Se necesita mayor compresor

2. Mayor condensador (se necesita mayor superficie de

consensación, dado que la Tª de entrada al mismo es

mayor.

3. Disminución del COP



Prof. Santiago G.

CICLO DE COMPRESIÓN CON SUBENFRIAMIENTO

El SUBENFRIAMIENTO es un descenso de la temperatura

(a P constante) del refrigerante tras su paso por el

CONDENSADOR

OBJETIVO del SUBENFRIAMIENTO: Disminuye la Entalpía

de entrada del evaporador y por tanto aumenta la

diferencia entrada-salida, lo que se traduce en mayor calor

absorbido del medio a enfriar.



Prof. Santiago G.

CICLO DE COMPRESIÓN CON SUBENFRIAMIENTO

El SUBENFRIAMIENTO tiene como objetivos:

a) Se absorve más calor en el evaporador

b) Disminuye el tamaño del compresor, dado que hace

falta menos refrigerante a igualdad de necesidades de

frío

c) Aumenta el COP, el rendimiento frigorífico



Prof. Santiago G.

Ejercicio 5.17 (pág. 82)

• Calor absorbido por

el ref.

• Calor elim. en el

condensador

• Energía aportada por

el compresor

• El Recalentamiento

• El Subenfriamiento

• El COP



Prof. Santiago G.

Ejercicio 5.20 (pág. 83)

tema 5 uta y mollier

Engineering