Ciclo De Refrigeracion
Enviado por zhamyr77 • 8 de Septiembre de 2014 • 1.306 Palabras (6 Páginas) • 201 Visitas
5. CICLO DE REFRIGERACIÓN
1. OBJETIVOS
1.1. Determinar los grados de libertad en los elementos de un ciclo de refrigeración
1.2. Simular un ciclo de refrigeración
1.3. Determinar los requerimientos energéticos en un ciclo de refrigeración
2. INTRODUCCION
Los elementos de un ciclo de refrigeración simple son un condensador, una válvula de
Joule-Thompson, un evaporador y un compresor,además del medio refrigerante. En el
ciclo de refrigeración mostrado en la Figura 1, la corriente “1” contiene propano líquido
saturado a una temperatura de 122 °F y se expande isoentalpicamente en la válvula. La
mezcla líquido-vapor en la corriente “2” es vaporizada completamente a una temperatura de
0 °F y, a su vez, dicho vapor es comprimido y condensado para regenerar la corriente “1”
en estado de líquido saturado
Figura 1. Ciclo de refrigeración
Válvula de Joule-Thompson
En este tipode válvula,los gradosde libertad son de un total de C + 4. Si se fija la
temperatura,la fracciónde vapor y la composición de la corriente “1” HYSYS hace un
cálculo de evaporación espontánea T-Vf y especifica completamente dicha corriente. En
una válvula de Joule-Thompson comola quemuestra la Figura 1 la expansión es
isoentálpica, los flujos y las composiciones delas corrientes “1” y “2” también son iguales
y, por lo tanto, hay un grado de libertad. Si se fija la caída de presión permisible en la
válvula, HYSYS calcula la presión de la corriente “2” y completa su especificación
mediante un cálculo de evaporación espontánea P-H
Evaporador
En el calentador que muestra la Figura 1, elpropósito es vaporizar completamente la
corriente “2”. Las corrientes “2” y “3” son de flujos y composiciones iguales, pero el calor
suministradoa través del intercambiador de calor hace que sus temperaturas y presiones
sean diferentes. Un balance de energía en el evaporador es el siguiente.
3 3 2 2 h F Q h F = + (5.1)
Siendo F’s y h’s , los flujos delas corrientes y las entalpías de las corrientes y Q el flujo
calórico cedido a la corriente “2”
El análisisentre variables, ecuaciones y especificaciones nos muestra que en un
vaporizador hay C + 4 grados de libertad. Especificada la corriente de entrada, sise fija la
caída de presión enel intercambiador, su especificación completa es posible alcanzarla de
dos maneras a saber:
1. Fijando el valor de “Q”, la ecuación (1) permite el cálculo de la entalpía de la
corriente “3” y HYSYS realiza un cálculo de evaporación espontánea P-H para
su especificación completa
2. Fijando el valor de la temperatura de la corriente “3”, HYSYS realiza un cálculo
de evaporación espontánea T-P y, por lo tanto, de suentalpía. Con la ecuación
(1) se calcula, entonces, el flujo calórico requerido en el evaporador
Compresor
El compresor que muestra la Figura 1 opera isoentrópicamente. Las corrientes “3” y “4”
son de flujos y composiciones iguales pero se requiere un trabajo de compresión que se
calcula con la siguiente ecuación
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
−
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
= −
−
1
1
1
3
4
3 3
k
k
s
P
P
V P
k
k
W (5.2)
Siendo k = Cp/Cv,, P’s las presiones de las corrientes de entrada y salida y V3, el volumen
específico dela corriente de entrada
36
Pero el trabajo real se calcula fijando una eficiencia isoentrópica para el compresor o
mediante el cambio de entalpía entre las corrientes de salida y entrada enel compresor, es
decir
3 , 4 , H H
W
W real
ca isoentrópi
s
real s − =
−
=
...