INFORME CICLO DE REFRIGERACION

INFORME CICLO DE REFRIGERACION

ERIC SANTIAGO MORALES SUAREZ-2172262

• Para el desarrollo del código EES para un ciclo de refrigeración con una gran aproximación a un ciclo real, se realizaron una serie de pasos para conseguir de manera óptima los resultados propuestos.

• La primer parte del código consiste en calcular el ciclo de refrigeración como un ciclo ideal para ello se enumero cada parte del ciclo para realizar los cálculos de una manera más organizada (Ver Figura 1), se procedió a calcular las presiones, temperaturas, calidad (Para el punto necesario), entalpias y entropías para cada punto del ciclo y con ello generar una tabla de datos (Ver Tabla 1) (Ver Figura 2), con estos datos podremos realizar los diagramas termodinámicos del ciclo de refrigeración ya sean presión-temperatura, presión-entalpia o temperatura-entropía dependiendo del interés del usuario, para complementar esta primera parte se adicionan datos extras como el refrigerante que se va a usar y su flujo masico, las temperaturas de sobrecalentamiento y subenfriamiento así como las temperaturas del condensador y del evaporador, finalmente con los datos de cada etapa y los datos extras se procede a calcular con las ecuaciones de termodinámica el calor del evaporador, calor del condensador, trabajo del compresor y el COP los cuales vendrían siendo valores ideales (Ver Figura 3).

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Figura 1 Ciclo de refrigeración

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Figura 2 Ecuaciones para el cálculo de los parámetros en cada etapa

Tabla 1 Valores en cada etapa del ciclo de refrigeración

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Figura 3 Cálculos del ciclo ideal

• Para la segunda parte del código EES se realiza el modelado del condensador con un intercambiador de calor con 3 etapas (Ver Figura 4) cada una de ellas con un coeficiente global de transferencia de calor diferente, sabiendo esto se realizaron los cálculos para cada parte del intercambiador de calor con su respectivo coeficiente global de transferencia de calor y haciendo uso de las ecuaciones de transferencia de calor para intercambiadores de calor y las ecuaciones termodinámicas (Ver Figura 5), así mismo como en la anterior parte se ingresan datos extras como las temperaturas de condensación, ambiente, del aire, los flujos masicos de aire en cada intercambiador de calor y el refrigerante esto con el fin de calcular el área total del intercambiador de calor en el condensador y la fracción de área correspondiente a cada intercambiador de calor y el calor total que seria el calor en el condensador; una vez que el software EES realice los cálculos pertinentes los datos calculados del área del intercambiador de calor y del flujo masico de aire en el condensador los anotamos y lo insertamos en el código esto para dejarlo en función de estos dos parámetros y poder observar el comportamiento de la temperatura de condensación y la temperatura a la que sale el aire del intercambiador de calor respecto a los parámetros antes mencionados.

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Figura 4 Calculo temperatura salida de aire por un condensador

[pic 5]Figura 5 Ecuaciones del intercambiador de calor en el condensador

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Figura 6 Cálculos en el modelo del condensador

• Para la tercera parte del código que es similar a la segunda parte, pero ahora con el modelo de un evaporador con un intercambiador de calor de 2 etapas (Ver Figura 7) cada una de ellas con su coeficiente global de transferencia de calor correspondiente y de igual manera que con el modelado del condensador usaremos las respectivas ecuaciones de transferencia de calor y de termodinámica para cada intercambiador de calor (Ver Figura 8) , del mismo modo que en modelo anterior se ingresan los datos extras conocidos para poder resolver el sistema como los flujos masicos en el evaporador, algunas temperaturas  y con este se procede a calcular el área del intercambiador de calor para el evaporador así como el flujo total de aire que pasa por dicho intercambiador de calor y el calor total que seria el calor en el evaporador.

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Figura 7 Calculo temperatura salida de aire por un evaporador

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Figura 8 Ecuaciones del intercambiador de calor en el evaporador

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Figura 9 Cálculos en el modelo del evaporador

• Finalmente, cuando tengamos los 3 códigos de EES se procede a crear un solo código a partir de los 3 códigos antes mencionados realizando pequeños cambios en ecuaciones que pueden aparecer repetidas, así mismo para facilitar el cálculo se deben modificar los valores iniciales de la mayoría de las variables presentes en el código final esto para que el software EES pueda hacer los cálculos de manera correcta y eficaz esto y con ello tener un ciclo de refrigeración lo mas cercano a la realidad.

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Figura 10 Cálculos con el código final del ciclo de refrigeración

• Para realizar el análisis del comportamiento del COP y otras variables al modificar los valores obtenidos con el código EES (Ver Tabla 2) del área del evaporador, área del condensador, flujo masico en el evaporador, flujo masico en el condensador, y la temperatura ambiente exterior.

Tabla 2 Valores iniciales de las variables a modificar

• Usando la función de tabla paramétrica que nos ofrece el software EES podremos analizar el comportamiento del ciclo de refrigeración modificando las variables que sean de nuestro interés, en este caso se realizara un análisis porcentual por debajo y por encima del valor inicial esto para cada variable a modificar para ello se realizaran dos tablas paramétricas para cada variable; después de obtener los datos paramétricos de las dos tablas para cada variable, procedemos a realizar graficas esto para poder observar de una mejor manera la respuesta al cambio en el ciclo de refrigeración.

Área del intercambiador de calor del evaporador

Tabla 3 Área del evaporador 50%-150%

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