Laboratorio #6 Mollier

 

Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica

 

Laboratorio de Aire acondicionado Y Ventilación Carlos Jaramillo Anibal Vigil 

“USO DEL DIAGRAMA MOLLIER CON EL USO

DEL

SOFTWARE

TERMOGRAF”

Nombre: Juan Aguilar Cédula: 9-756-1027 e-mail: juan.aguilar2@ utp.ac.pa 

Nombre: Joshua Jaworski Cédula: 8-890-2351 e-mail:  joshua.jaworski @ utp.ac.pa 

Nombre: César Guerra Cédula: 9-751-1885 e-mail: cesar.g cesa r.guerr uerra2 a2 @ utp.ac.pa 

Nombre: Ricauter Martínez Cédula: 6-723-50 e-mail: ricauter.martine ricauter. martinezz@ utp.ac.pa 

Introducción Se usará el programa termograf y el diagrama de Mollier para determinar los valores de sistemas reales de aire acondicionado utilizando diferentes refrigerantes refrigerantes para así saber su comportamient comportamiento o en dicho sistema.  

Objetivo ❖ Identificar en un diagrama de

Mollier presión frente a entalpía de un fluido refrigerant refrigerante. e.

❖ Obtener la evolución de las

propiedades termodinámicas termodinámicas de un fluido refrigerante a lo largo de un circuito simple de refrigeración. ❖ Aplicar los conocimientos aprendidos sobre el diagrama Mollier en el software Termograf V5.7  

Marco teórico El diagrama P-h o diagrama de Mollier para presión entalpía es la representación en una carta semilogarítmica en el  plano Presión/entalpía de los estados posibles de un fluido, en especial para gases refrigerantes. En esta se trazan y se suelen estudiar los distintos sistemas frigoríficos de refrigeración por compresión.

Los diagramas de Mollier presión-entalpía permiten determinar las propiedades termodinámicas más importantes del fluido en los procesos de cambio de estado por debajo del punto crítico, donde las curvas de saturación indican la  predisposición del fluido para cambiar de estado, dependientes de la temperatura y la presión. La entalpía indica la cantidad de energía necesaria para el cambio de estado, la entropía indica la irreversibilida irreversibilidad d de dicha transformación, el volumen específico los procesos expansivos de la transformación y por último el título o fracción másica de gas nos indica la proporción de fluido que ha cambiado de estado. Una aplicación para los diagramas de Mollier presiónentalpía es el circuito mecánico de refrigeración, el cual está basado en el ciclo inverso de Carnot para sistemas no ideales.

Copyright Alexis Tejedor De León, PhD– see: http://www.alexistejedor.org

 

 

En resumen, se puede utilizar el diagrama P-h, para ciclos ideales de compresión de vapor, como para ciclos no ideales (reales). Procedimiento ❖ Determinar

las propiedades termodinámicas que se muestran en la tabla N°1, mediante el diagrama p-h el ciclo de una instalación frigorífica que trabaja con R-134A, el cual opera en un ciclo real de refrigeración por compresión de vapor cuya presión a la entrada del compresor es de 0.12 MPa y a la salida es de 0.7 MPa. Emplearemos el diagrama de Mollier para el R-134 que el software Termogra Termograff nos brinda para estudiar el caso planteado. ❖ Calcule el

calor rechazado del espacio refrigerado, la entrada de potencia al compresor, y el COP del refrigerante. El flujo másico del ciclo es de 0.05 kg/s. ❖ Repita

los 2 primeros pasos, tomando en consideración un ciclo real que a la entrada del compresor la Temperatura es de -10°C, mientras que a la salida la temperatura es de 60°C. El refrigerante se enfría en el condensador a 26 °C y 0.72 MPa, y se estrangula a 0.15 MPa. Descarte toda posibilidad de transferencia de calor y caída de presión en las líneas de conexión entre los componentes. ❖ Repita los 3

procedimientos previos con los refrigerantes R-410, y R-C318.

Desarrollo

1. Refr Refrig iger eran ante te R13 R134a 4a

Figura 1 datos a la salida del compresor

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Figura 2 datos Est3 para entrada al compresor

Figura 3 datos a la salida del condensador

Figura 4 datos en el punto de estrangulamiento

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Figura 5 diagrama de Mollier par R-134a

Estado

P(Mpa)

T°C

h(Kj/Kg)

S(Kj/Kg°C)

Entrada al compresor

0.12

-10

244.7

0.9773

Salida del

0.7

60

296

1.0167

Condensador

0.72

26

86.17

0.3227

estrangulamient o

0.15

-17.12

81.43

0.3227

compresor

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˙ =m Q ˙ ( h 1−h 4 ) = 0.05  L

kg ˙ ˙   ( 244.7 −81.43 ) kJ  =8.16 W  s kg

˙ W  ˙ ( h 2−h 1 ) = 0.05 ent =m

COPR =

˙ Q  L ˙ W  ent 

=

kg ˙   ( 296 −244.7 ) kJ  =2.57 W  s kg

8.16 2.57

=3.17

2. Refrig Refrigera erante nte R-C318 R-C318 aju ajusta stado do Datos de termograf 

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Para la salida del compresor:

Para la entrada del compresor:

Para la salida del condensador:

Para el estrangulamiento:

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Diagrama de mollier obtenido:

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Tabla con los datos obtenidos del diagrama de mollier 

Estado

P (Mpa)

T (°C)

H (kJ/kg)

S (kJ/kg.°C)

Entrada al compresor 

0.12

4

140.429

0.52027

Salida del compresor 

0.7

60

178.26

0.57954

Condensador

0.72

26

50.9099

0.18423

Estrangulamiento

0.15

4

49.7007

0.18423

De los valores obtenidos, se calcula lo siguiente: 

Calor rechazado del espacio refrigerado:

˙ =m Q ˙ ( h1 − h4 ) =0.05  L



 kg  kJ    ∗( 140.429 − 49.7 ) = 4.54 W   s kg

Entrada de potencia al compresor:

˙ W  ˙ ( h 2−h 1 ) = 0.05 ent =m



COP =



˙ kg   ( 178.26−140.429 ) kJ =1.89 W   s kg

COP del refrigerante: ˙ Q  L ˙ W  ent 

=

4.54 W 

  =2.4 

1.89 W 

Refrigerante R-C318 con datos del laboratorio Datos de termograf  Para la salida del compresor:

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Para la entrada del compresor:

Para la salida del condensador:

Para el estrangulamiento:

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Diagrama de mollier obtenido:

Estado

P (Mpa)

T (°C)

H (kJ/kg)

S (kJ/kg.°C)

Entrada al compresor 

0.12

-10

12.7002

0.04938

Salida del compresor 

0.7

60

178.26

0.57954

Condensador

0.72

26

50.9099

0.18423

Estrangulamiento

0.15

4

49.7007

0.18423

Tabla con los datos obtenidos del diagrama de mollier.

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De los valores obtenidos, se calcula lo siguiente: 

Calor rechazado del espacio refrigerado:

˙ =m Q ˙ ( h1 − h4 ) = 0.05  L



 kg  kJ    ∗( 12.70 − 49.7 ) =−1.85 W   s kg

Entrada de potencia al compresor:

˙ W  ˙ ( h 2−h 1 ) = 0.05 ent =m



COP =

kg ˙   ( 178.26−12.70 ) kJ  =8.3 W   s kg

COP del refrigerante: ˙ Q  L ˙

=

−1.85 W    =−0.2229  

W ent 

8.3

W 

3. Ref Refrig rigera erante nte R R410 410A A ajuste ajustess del del siste sistema ma

(se uliza solo el diagrama de Mollier ya que Termograf no ene las curvas para este e ste refrigerante) Ciclo Real ajustado: Estado

P (MPa)

T (C)

h (kJ/kg)

S (kJ/kg K)

Entrada al compressor (1)

0.12

-48

404

1.92

Salida del compressor (2)

0.70

23

450

1.92

Condensador (3)

0.70

-4

195

0.97

Estrangulamiento (4)

0.12

-48

190

0.97

De los valores tabulados obtenidos del diagrama de Mollier, se puede calcular lo siguiente:

(   )(



˙ ( h1− h 4 ) = Calor rechazado del espacio refrigerado = m



˙ h2− h 1 Entrada de potencia al compresor = m



(

)

404 kJ 

190 kJ 

s

kg

kg

  −

0.05 kg

450 kJ 

404 kJ 

(   )(

kg

kg

=

s

  −

COP del refrigerante = Calor Rechazado / Potencia compresor = 4.65

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 )

0.05 kg

 )

= 10.7 kW 

= 2.3 kW 

 

Ciclo Real de datos dados en el laboratorio: Estado

P (MPa)

T (C)

h (kJ/kg)

S (kJ/kg K)

Entrada al compressor (1)

0.15

-10

432

2.03

Salida del compressor (2)

0.72

60

485

2.03

Condensador (3)

0.72

26

450

1.92

Estrangulamiento (4)

0.15

-40

408

1.92

De los valores tabulados obtenidos del diagrama de Mollier, se puede calcular lo siguiente: 





(   )( ) (   )(

˙ ( h1− h 4 ) = Calor rechazado del espacio refrigerado = m ˙ ( h2− h 1 Entrada de potencia al compresor = m

=

432 kJ 

408 kJ 

s

kg

kg

  −

 )

0.05 kg

485 kJ 

432 kJ 

s

kg

kg

  −

COP del refrigerante = Calor Rechazado / Potencia compresor = 0.45

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 )

0.05 kg

= 1.2 kW 

=2.7 kW 

 

Conclusiones Como resultado podemos observar que el uso del diagrama de Mollier nos ayuda a saber los puntos de operacion de nuestro sistema y así evaluar  evaluar si se esta comportando de manera correcta o no y así  hacer  hacer correcciones tanto en disen dise n o como en el mantenimiento.

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