Pasos Multiples

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS Departamento: Ingeniería Mecánica Materia: Refrigeración y aire acon. Docente: García Franco Felipe. Nombre Alumno: Unidad: Tema:

Jorge Luis Rodríguez Francisco I

Grado y Fecha 8B Actividad: 13 / 02/ 20 Grupo: : Investigación 2 1.5 Refrigeración por compresión de vapor de pasos múltiples.

1.5 Refrigeración por compresión de vapor de pasos múltiples. Sistemas por compresión de vapor en cascada y de etapas múltiples Es necesario examinar dos variaciones del ciclo de refrigeración básico por compresión de vapor. La primera es el ciclo en cascada, que permite usar un ciclo por compresión de un vapor cuando la diferencia de temperatura entre el evaporador y el condensador es muy grande. En la segunda variación se emplea el uso de compresión en etapas múltiples con enfriamiento intermedio, la cual reduce la entrada necesaria de trabajo. CICLO DE CASCADA En algunas aplicaciones industriales son necesarias temperaturas moderadamente bajas, y el intervalo de temperatura que implican es demasiado grande para que un ciclo simple de refrigeración por compresión de vapor resulte práctico. Un gran intervalo de temperatura significa también un gran nivel de presión en el ciclo y un pobre rendimiento en un compresor reciprocante. Una manera de enfrentar esas situaciones es efectuar el proceso de refrigeración en etapas, es decir, tener dos o más ciclos de refrigeración que operen en serie. Dichos ciclos reciben el nombre de ciclos de refrigeración en cascada.         Un ciclo de refrigeración en cascada de dos etapas se muestra en la Figura 3.17. Los dos ciclos se conectan por medio de un intercambiador de calor en medio de ambos, el cual sirve como el evaporador en el ciclo superior  (ciclo A) y como el condensador en el ciclo inferior (ciclo B). Si se supone que el intercambiador de calor está  bien aislado y las energías cinética y potencial son despreciables, la transferencia de calor del fluido en el ciclo inferior debe ser igual a la transferencia de calor al fluido en el ciclo superior. De modo que la relación de los flujos de masa en cada ciclo debe ser                   

      Además,

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        En el sistema en cascada, no es necesario que los refrigerantes en ambos ciclos sean iguales ya que no se produce mezcla en el intercambiador de calor.

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Fig. 3.17 Esquema del equipo y diagrama Ts de un ciclo de refrigeración en cascada.

CICLO DE COMPRESIÓN DE VAPOR EN ETAPAS MÚLTIPLES Otra modificación del ciclo de refrigeración por compresión de vapor consiste en la compresión en etapas múltiples con enfriamiento intermedio para disminuir la entrada de trabajo. Cuando el fluido de trabajo utilizado en el sistema de refrigeración en cascada es el mismo, el intercambiador de calor entre las etapas puede sustituirse por un intercambiador de calor regenerativo, ya que éste cuenta con mejores características de transferencia de calor.

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Grado y Fecha 8B Actividad: 13 / 02/ 20 Grupo: : Investigación 2 1.5 Refrigeración por compresión de vapor de pasos múltiples.

Fig. 3.18 Esquema de la maquinaria y diagrama Ts de un ciclo de refrigeración por compresión de vapor de dos etapas con enfriamiento intermedio regenerativo.

La Figura 3.18 muestra un esquema para el ciclo de compresión en dos etapas con enfriamiento intermedio regenerativo. El líquido que sale del condensador se estrangula (proceso 5-6) al entrar a una cámara de expansión mantenida a presión intermedia entre la presiones del evaporador y el condensador. Todo el vapor que se separa del líquido en la cámara de expansión se transfiere a una cámara de mezclado, donde se mezcla con el vapor que sale del compresor de baja presión en el estado 2. La cámara de mezclado actúa como un enfriador intermedio regenerativo, pues enfría el vapor que sale del compresor de baja presión antes que toda la mezcla entre la etapa de alta presión del compresor en el estado 3. El líquido saturado de la cámara de expansión se estrangula al pasar a la presión del evaporador en el estado 9.  El proceso de compresión de dos etapas con enfriamiento intermedio regenerativo se muestra en un diagrama Ts en la Figura 3.18, en la cual se ha supuesto compresión isoentrópica. Aunque el mismo refrigerante circula en ambos circuitos de todo el sistema, los flujos en cada circuito no son iguales. Con objeto de analizar el sistema conviene suponer que en uno de los circuitos circula la unidad de masa. En este análisis supongamos que la unidad de masa pasa por los estados 34-5-6 del circuito de alta presión. La fracción de vapor formado en la cámara de expansión

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es la calidad x del fluido en el estado 6 de la figura 3.18 y ésta es la fracción del flujo que pasa por el condensador que atraviesa la cámara de mezclado. La fracción del líquido que se forma es (1-x) y es la fracción del flujo total que pasa por el evaporador. Se puede evaluar la entalpía en el estado 3 por medio de un balance de energía en la cámara de mezclado en condiciones adiabáticas      En la que h3 es la única incognita. El efecto de refrigeración por unidad de masa que pasa por el evaporador es

La entrada total de trabajo al compresor por unidad de masa que pasa por el condensador es la suma de las cantidades para las dos etapas, es decir,

El coeficiente de funcionamiento del ciclo de compresión de vapor en dos etapas con enfriamiento intermedio regenerativo se define como qrefrig/wcomp.

FUENTES: https://es.scribd.com/document/375697869/Refrigeracion