Refrigeración Mecánica - ICYTAL

Universidad Austral de Chile
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL)
Asignatura:
Ingeniería de Servicios (ITCL 286)
Profesor:
Elton F. Morales Blancas
UNIDAD 1: REFRIGERACION MECANICA
GUIA DE PROBLEMAS
1.
Si en un ciclo estándar de compresión de vapor la temperatura de evaporación es de 25°F y la de condensación 85°F,
trazar el ciclo en el diagrama Presión-Entalpìa para los refrigerantes Amoniaco, Freon 12 y Freón 22 y calcular:
a)
b)
c)
d)
2.
El trabajo de compresión (BTU/lb)
El efecto refrigerante (BTU/lb)
El calor cedido en el condensador (BTU/lb)
El coeficiente de rendimiento (COP)
Un sistema de refrigeración se ha proyectado para una capacidad de refrigeración de 25 T.R. El ciclo es un ciclo
estándar de compresión de vapor en el que la presión del evaporador es de 30 psia y la presión del condensador es de
135 psia. Para los refrigerantes Amoniaco, Freon 12 y Freón 22 determinar:
a) El caudal en volumen del refrigerante medido en pies3/min a la entrada del compresor.
b) La potencia del compresor.
3.
Un sistema de compresión de vapor con refrigerante 22 utiliza un intercambiador de calor líquido-vapor de admisión.
El intercambiador de calor enfría el líquido saturado procedente del condensador desde 90 °F hasta 70°F con vapor
procedente del evaporador a 0 °F, las compresiones citadas má abajo son ambas isoentrópicas.
a)
b)
c)
d)
4.
Calcular el coeficiente de rendimiento del sistema sin el intercambiador de calor, pero con la temperatura de
evaporación de 0 °F.
Calcular el coeficiente de rendimiento del sistema con el intercambiador de calor.
Si el compresor bombea 50 pies3/min medida a la entrada del compresor ¿Cuál es la capacidad de refrigeración
del sistema en toneladas de refrigeración (T.R.), sin el intercambiador de calor?.
Con la misma capacidad que c) ¿Cuál es la capacidad de refrigeración del sistema en toneladas de refrigeración
con el intercambiador de calor?.
Un sistema de refrigeración funciona con amoniaco. Por uno de los evaporadores circula 10 lbm/min de refrigerante a 10 °F y por el otro evaporador circula 15 lbm/min a 45°F. La presión del condensador es de 110 lfb/in² abs.
La compresión se realiza en dos etapas y el sistema se completa con un dispositivo refrigerador intermedio (RI) y un
mezclador adiabático (MA). A la salida del refrigerador intermedio (RI) la temperatura es de 80 °F.
a)
b)
c)
5.
El coeficiente de rendimiento de todo el sistema.
Si el condensador se refrigera con agua y éste último experimenta un aumento de su temperatura en 35 °R.
Calcular la masa de agua necesaria para la refrigeración del condensador.
Calcular lo mismo para el caso de Refrigerante 12 y 22. ¿Qué puede concluir de los resultados obtenidos?
En un sistema con Freón 22, un evaporador ha de proporcionar 15 T.R. a -30 °F y otro evaporador ha de proporcionar
35 T.R. a 29,338 psia.
El sistema hace compresión en una etapa y tiene una válvula reductora de presión a la salida del primer evaporador. La
presión de condensación ed 114,49 psia.
Determinar la masa que entra al condensador, la potencia gastada por el compresor y el COP.
NOTA: 1 psia. = 1 lbf/pulg² (abs)
6.
Un sistema de refrigeración que trabaja con Freón 12 a una temperatura de evaporación de 0°F y una presión de
condensación de 200 lbf/pulg² (abs), utiliza un intercambiador de calor (líquido procedente del condensador, vapor
Universidad Austral de Chile
Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL)
Asignatura:
Ingeniería de Servicios (ITCL 286)
Profesor:
Elton F. Morales Blancas
procedente del evaporador) calculado de tal forma que el refrigerante procedente del evaporador al pasar por el
intercambiador de calor sale con una temperatura de 70 °F.
El refrigerante al pasar por el condensador transfiere calor al agua utilizada para enfriar el condensador.
La temperatura de entrada del agua es 60 °F y sale a 110 °F siendo su caudal de 60 lb/min, se pide:
a)
b)
c)
La capacidad del evaporador en T.R. (ton. de Refrig.) y la potencia del compresor en KW.
El coeficiente de funcionamiento del sistema.
Responda las preguntas anteriores para el caso de Freón 22.
7. El siguiente esquema de refrigeración por compresión de vapor funciona con FREON 22:
20°C
10°C
<
>
4
5
Condensador
25°C
<
Evaporador I
>
6
20 T.R.,
0°C
3
2
Evaporador II
>
8
40 T.R.,
20°C
>
1
Calcular el COP del sistema y el flujo de agua en Kg/min utilizados en el condensador.
8. En el siguiente diagrama P-h se muestra un sistema de refrigeración que realiza la compresión en tres etapas y
consta de dos evaporadores. Utiliza FREON 12.
Calcule el COP del sistema.
EFMB/efmb