Refrigeración

INFORME DE LABORATORIO

DE TERMODINÁMICA

EXPERIENCIA E19

“SISTEMA DE REFRIGERACIÓN”

Nombre :

Asignatura : Termodinámica

Carrera : Ingeniería de Ejecución en Mecánica (Vesp)

ÍNDICE

Página

1) Resumen De La Experiencia 3

2) Objetivos De La Experiencia 4

3) Características Técnicas de Los Equipos. e Instrumentos. Empleados 5

4) Descripción Del Método Seguido 6

5) Presentación De Los Resultados 7

6) Conclusión 9

7) Apéndice 10

8) Bibliografía 11

1- RESUMÉN DE LA EXPERIENCIA

En el siguiente informe se describe la experiencia realizada en el Laboratorio de Sistemas de Refrigeración correspondiente a la asignatura de Termodinámica, en el cual se desarrolló el ensayo mediante la simulación de una situación extrema, donde se colocó una ampolleta dentro de la cámara de evaporación del circuito apropiado para conocer los principios termodinámicos asociados a un ciclo de refrigeración por compresión de vapor.

Para efectuar el laboratorio se comenzó por definir el término Refrigeración, enunciándose que es el arte o ciencia de enfriar cuerpos o fluidos a temperaturas menores que la ambiente. Para este efecto es necesario contar con un Refrigerante, el cual es cualquier elemento capaz de transportar y transferir calor. De acuerdo a esto se da a conocer que el refrigerante a usar en este ensayo será Diclorodifluormetano C CI2 F2 (R-12), ampliamente usado en refrigeradores, pero que desde 1999 se dejó de usar debido al potencial daño a la capa de ozono (O.D.P.), que este producía, normando y restringiendo su uso desde esa fecha. Pero debido a la antigüedad del sistema de refrigeración adaptado para la experiencia, todavía se usa.

Conociendo de forma general el ciclo de refrigeración y sus componentes, se elaboró un proceso de ciclo ideal y estándar a modo de instructivo sobre la base de un diagrama de Presión vs Entalpía, sabiendo esto se tomaron los datos correspondientes a la experiencia, en este caso para un ciclo estándar, los cuales se evaluaron ingresándolos a los gráficos y se desarrollaron los cálculos correspondientes, los que serán expuestos en el transcurso de este informe.

2.- OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA

2.1.- OBJETIVO GENERAL

Se deberá reconocer, identificar y utilizar los principios termodinámicos asociados a un ciclo de refrigeración por compresión de vapor, así como los aspectos prácticos de un sistema de refrigeración domestico.

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS

a) Ser capaz de identificar y correlacionar los diferentes componentes del sistema de refrigeración con los principios termodinámicos del ciclo.

b) Se podrá representar en el diagrama T-s, y p-h el ciclo de refrigeración estándar y real de funcionamiento.

c) Se evaluará la eficiencia de refrigeración a través de la determinación del coeficiente de performance real y coeficiente de performance de Carnot. Asimismo por la aplicación de la primera y segunda ley de la termodinámica podrá obtener los flujos energéticos y entrópicos del ciclo de refrigeración.

3.- CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS EQUIPOS E INSTRUMENTOS EMPLEADOS

Termómetro Digital.

Con el termómetro se pudo medir las distintas temperaturas en las entradas y salidas de los equipos, de manera que se obtuvieron los valores para efectuar los cálculos.

Marca : FlukeCorporation

Modelo : 52II THERMOMETERS

Barómetro de Torricelli

El barómetro de Torricelli nos permite medir la presión atmosférica de manera que se pueda trabajar con presiones absolutas y no manométricas

Banco de refrigeración

El Banco de refrigeración utilizado cuenta con los 4 componentes básicos de un sistema de refrigeración que son el evaporador, el compresor, el condensador y el dispositivo de expansión más el elemento transportador de calor el Refrigerante.

BANCO DE PRUEBA PARA REFRIGERACION

PROPIEDADES DEL GAS

1. Evaporador

El evaporador es un recinto o espacio a enfriar por donde transita el refrigerante cuya función es absorber calor. Aquí se realiza el cambio de estado de la fase liquida a la fase gaseosa mediante la ebullición del refrigerante. Posee una luz la cual simula la carga térmica.

2. Compresor

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. El compresor utilizado es hermético de corriente alterna (220 volt) y monocilíndrico.

Marca: Electrolux

Diámetro del pistón: 30 mm

Largo: 25 mm

N: 1450 rpm

Z: Uno (nº pistones)

Compresor

3. Condensador

Un condensador es un cambiador de calor latente que convierte el vapor de su estado gaseoso a su estado líquido, también conocido como fase de transición. El propósito es condensar la salida (o extractor) de vapor.

4. Dispositivo de expansión.

En refrigeración, un dispositivo de expansión es un elemento que disminuye la presión de un fluido pasando de un estado de más alta presión y temperatura a uno de menor presión y temperatura.

Dispositivo de expansión.

4.- DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO SEGUIDO

i. Se comenzó con una introducción donde se definió cuales son los componentes básicos de un sistema de refrigeración por compresión de vapor además y como primer punto, se da a conocer la forma en que se llevará a cabo la experiencia de laboratorio, definiendo de modo explicativo los elementos incluidos en un ciclo básico de refrigeración. Después el profesor a cargo de la experiencia da una explicación de conceptos generales tales como refrigeración y refrigerante. Por este último se señala que el refrigerante a usar es el denominado Diclorodifluormetano C CI2 F2 , conocido como R-12, que desde 1999 ya no es usado en la fabricación de refrigeradores debido al alto coeficiente de daño que provoca en la capa de ozono, no obstante y debido a la antigüedad del sistema de refrigeración que se usará en la experiencia todavía sigue siendo utilizado, por otra parte, como dato se nos entrega la temperatura de ebullición del R-12, que es de -29,8 ºC. Además se indica como es el ciclo de refrigeración y como es el comportamiento del refrigerante a medida que va recorriendo los diferentes componentes en relación a los cambios de fase, temperatura y presión.

ii. Iniciando el ensayo se anuncia que se simulará una situación extrema dentro de la cámara de evaporación mediante una ampolleta la cual se mantiene encendida con su carga térmica, para lo cual se instalaron termómetros digitales en la parte interior del evaporador, en la entrada del compresor, en la entrada del condensador, y en la entrada del dispositivo de expansión. Además de contar con manómetro y mano-vacuómetro, los cuales nos indicaran la presiones a la cuales el refrigerante tendrá valores de condensación y evaporación.

iii. También se explica que el estado final del refrigerante y el inicial son iguales por que es un ciclo en el que se destacan las zonas de alta y baja presión.

iv. Conforme se desarrolló la experiencia y se alcanzó una temperatura adecuada dentro de la cámara de evaporación, logrando un funcionamiento estabilizado del equipo, luego se procedió a la toma de datos que conducirán mediante la evaluación y posterior ingreso de los datos a la grafica del sistema de refrigeración según su entalpía, así obtener los flujos energéticos y entrópicos del ciclo de refrigeración.

5.- PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS

Los siguientes datos fueron obtenidos mediante medición en el laboratorio y por medio de cálculos..

Cálculos observados y calculados para ciclo estándar o ideal.

Ciclo Estándar o Ideal

h 1 1136 KJ/kg

h 2 1167 KJ/kg

h 3 1073 KJ/kg

h 4 1073 KJ/kg

Caudal volumétrico 1,537 m3/hr

Volumen especifico por gráfico 0,113 m3/kg

Caudal másico 13,61 kg/hr

Ẇ Compresor 421,77 KJ/hr

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