Question

- Un ciclo sencillo de refrigeración que utiliza amoníaco como sustancia de trabajo, necesita mantener un espacio refrigerado a 0°C. El ambiente que rodea al condensador está a 38°C. Considere vapor saturado a la entrada del compresor y líquido saturado a la salida del condensador.

Answer 1

El coeficiente de  realización de este ciclo es β = 3.5

Explicación paso a paso:

Determinemos el coeficiente de  realización de este ciclo

Sabemos que un ciclo de refrigeración, consta de cuatro estados:

1.- Vapor saturado (Salida Evaporador - Entrada compresor)

2.- Vapor sobrecalentado (Salida compresor - Entrada condensador)

3.- Liquido saturado (Salida condensador - Entrada Válvula de expansión)

4.- Mezcla (Salida Válvula de expansión - Entrada evaporador)

Estado 1 (Vapor saturado)

P1 = Psat = 290.85Kpa

En tabla de propiedades termodinámicas del amoniaco:

h1 = 1432 kJ/kg

s1 = 5.4730 kJ/kgK

T1 = -10°C

Para un ciclo ideal de refrigeración se cumple que:

s1 = s2 = 5.4730 kJ/kgK

Estado 2 (Vapor sobrecalentado)

En tablas

P2 = 1929.13 Kpa

h2 = 1718.5 kJ/kg

Realizando un volumen de control sobre el evaporador

Qev = h1 - h4

T3 cond =  Tamb - 10°C

T3 cond= 38°C + 10°C = 48°C

Las presiones en el estado 2 y 3 se mantienen constantes

P2 = P3 = 1929.13 Kpa

En tabla ubicamos entalpia del Estado 3 la cual es igual a la entalpia del estado 4

h3 (a 1929.13Kpa) = hf = 411.15 kJ/kg = h4

Teniendo h1 y h4, calculamos calor del evaporador

Qev = 1432 kJ/kg - 411.15 kJ/kg

Qev =1020.85 kJ/kg

Ahora calculamos trabajo consumido por el compresor

Wc = h1 -h2

Wc = 1432 kJ/kg - 1718.5 kJ/kg

Wc = -286.5 kJ/kg

Teniendo los valores de Wc y Qev, calculamos el coeficiente de realización, usando la siguiente formula

β = Qev / Wc

β = 1020.85 J/kg / 286.5 kJ/kg

β = 3.5