Description
Considere un sistema de refrigeración en cascada de dos etapas que opera entre los límites de presión de 1.4 MPa y 100 kPa con refrigerante 134a como fluido de trabajo. El rechazo de calor del ciclo inferior al superior tiene lugar en un intercambiador de calor adiabático a contracorriente en donde las presiones en los ciclos superior e inferior son 320 kPa y 0.4 MPa, respectivamente. En ambos ciclos el refrigerante es un líquido saturado a la salida del condensador y un vapor saturado a la entrada del compresor, y la eficiencia isentrópica del compresor es de 80 por ciento. Si el flujo másico del refrigerante en el ciclo inferior es de 0.11kg/s, determine: a) El flujo másico del refrigerante a través del ciclo superior (7 pts). b) La tasa de remoción del espacio refrigerado y la entrada de potencia a los compresores (15 pts). c) El coeficiente de desempeño del sistema y la eficiencia del refrigerador. (8 pts) d) Calcule el coeficiente de desempeño y la eficiencia suponiendo que se trata de una bomba de calor. (10 pts) Nota: Utilice las tablas del refrigerante R-134a e indique con que propiedades se obtienen todos los datos encontrados.
Pcond=1400KPa Pevap=100KPa Pevapic=320KPa Pcondic=400KPa liq saturado vap saturado ηc=80% m1=0,11Kg/s
1400 400 320 100
s1=s2= 0,95183 Pcondic=400KPa
h2s= 262,71 h2= 269,78
s5=s6= 0,93006 Pcond=1400KPa
h6s= 282,56 h6= 290,23
Entropia Entalpia 0,9305 256,58 0,95183 262,71 0,9628 265,86 Entropia Entalpia 0,9105 276,12 0,93006 282,56 0,9389 285,47
η𝐶 =
Pcond=1400KPa
h7=h8= 127,22
Pevap=100KPa
h1=hg= 234,44 s1=s2= 0,95183
Pevic=320KPa
h5=hg= 251,88 s5=s6= 0,93006
Pcondic=400KPa
h3=h4= 63,94 262,71 − 234,44 ℎ2 − 234,44
ℎ2𝑠 −ℎ1 ℎ2 −ℎ1
∗ 100
0,8 =
282,56 − 251,88 ℎ2 − 251,88
0,8 =
𝑚2 ℎ8 + 𝑚1 ℎ2 = 𝑚2 ℎ5 + 𝑚1 ℎ3
B.I.C.: 𝑚2 =
𝑚1 (ℎ2 − ℎ3 ) 0,11(269,78 − 63,94) = ℎ5 − ℎ8 (251,88 − 127,22)
a) 𝑚2 = 0,18𝐾𝑔/𝑠
b)
𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝 = 𝑚1 ℎ1 − ℎ4 = 0,11 234,44 − 63,94 = 18,755𝐾𝑊
𝑊𝑐 = 𝑚1 ℎ2 − ℎ1 + 𝑚2 ℎ6 − ℎ5 = 0,11 269,78 − 234,44 + 0,18(290,23 − 251,88) = 10,7904𝐾𝑊
c)
𝐶𝑂𝑃𝑅 =
0,11 234,44 − 63,94 = 1,72 0,11 269,78 − 234,44 + 0,18(290,23 − 251,88)
𝐶𝑂𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝜂𝑅 = d)
(−26,37+273) 52,4+273 −(−26,37+273)
=3,131
1,72 ∗ 100 = 54,93% 3,131
𝐶𝑂𝑃𝐵𝐶 =
𝑚2 (ℎ6 −ℎ7 ) 10,7904
𝐶𝑂𝑃𝑚𝑎𝑥𝑏𝑐 =
=
0,18(290,23−127,22) 0,11 269,78−234,44 +0,18(290,23−251,88)
= 2,72
(52,4 + 273) = 4,131 52,4 + 273 − (−26,37 + 273) 2,72 𝜂𝐵𝐶 = ∗ 100 = 65,84% 4,131
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