MÁQUINAS DE COMPRESIÓN SIMPLE II

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1 LOS COMPRESORES FRIGORIFICOS MÁQUINAS DE COMPRESIÓN SIMPLE II EL PROCESO DE COMPRESION I: II: III: TIPOS FUNCIONES RANGO APLICACION Pag. LOS COMPRESORES FRIGORIFICOS CLASIFICACION ALTER- NATIOS OLUME- TRICOS PALETAS I: II: III: ROTAT. SCROLL TIPOS FUNCIONES RANGO APLICACION HELICOI DALES DOBLE TORN. CLASIFICACION COMPRESORES UNICO TORN. CENTRI- FUGOS Pag. 3 Pag. 4

2 COMPRESORES ALTERNATIOS COMPRESORES ROTATIOS Pag. 5 Pag. 6 COMPRESORES CENTRIFUGOS LOS COMPRESORES FRIGORIFICOS I: II: III: TIPOS FUNCIONES RANGO APLICACION Pag. 7 Pag. 8

3 FUNCIONES DE UN COMPRESOR FUNCIÓN DE ASPIRACIÓN El comresor es el corazó de ua istalació de roducció de frío or comresió, siedo su fució doble: - ASPIRACION; de los vaores formados e evaorador, ues de acumularse aumetaría la resió y co esta la temeratura. - COMPRESION; aumeto de resió hasta u ivel que ermita su codesació co ayuda de u agete extero gratuito. ALTERN. IDEAL t,e (%) ASPIRAR APORES RENDIM. OLUM. REAL OTROS Pag. 9 Pag. 0 COMPRESOR ALTERNATIO REAL Redimieto volumétrico COMPRESOR ALTERNATIO REAL Redimieto volumétrico desc. a' Descarga d' desc. a' Descarga d' adm. Esacio muerto Esacio muerto reexadido Admisió c' b' ol. deslazado ol. vaor admisió ol. total del cilidro P.M.S. P.M.I adm. Esacio muerto Esacio muerto reexadido (volume de admisió) R v (volume deslazado) b' Admisió ol. deslazado ol. vaor admisió ol. total del cilidro c - b c - a + a - b c - a c - a c' ( c - a ) -( b - a ) c - a Pag. Pag.

4 COMPRESOR ALTERNATIO REAL Redimieto volumétrico. Caso adiabático RENDIMIENTO OLUMETRICO ariació de tasa (evaoració) desc. a' Descarga d' adm. Esacio muerto Esacio muerto reexadido Admisió b' ol. deslazado ol. vaor admisió ol. total del cilidro c' t b' c' a' a' E a' R + E E t v E( t ) < 0 Pag. 3 Pag. 4 MÁQUINAS DE COMPRESIÓN Redimieto volumétrico real COMPRESOR ALTERNATIO REAL Diagrama de idicador Otros factores que afecta al redimieto volumétrico. - Efecto de válvulas: - Iercia e actuació. - Pérdida de carga. - Adició de calor al vaor de admisió (Exasioes y comresioes o adiabáticas). - Fugas. - Presecia de icodesables y lubricate. Pag. 5 Pag. 6

5 T COMPRESOR ALTERNATIO REAL Fases DATOS EXPERIMENTALES Disositivo Pag. 7 Pag. 8 DATOS EXPERIMENTALES Esquema medidas DATOS EXPERIMENTALES Características comresor T5, P5 T6, P6 T7, P7 B T8, P8 T 0 T9 A T Comresor Bitzer model, de 5 kw coectado or oleas. Dimesioes: - Diámetro cilidro 85 mm. - úmero de cilidros. - Carrera 60 mm. - olume geométrico 68 cm 3. T T3 T4 P4 T3 P3 T, P P, T G π φ z s 4 C D Pag. 9 Pag. 0

6 DATOS EXPERIMENTALES Rago de medidas DATOS EXPERIMENTALES Redimieto volumétrico P K T K P 0 T 0 bar ºC bar ºC R34a mi max R34a R407C mi R407C max R R mi max Pag. Pag. RENDIMIENTO OLUMETRICO ariació co recaletamieto RENDIMIENTO OLUMETRICO ariació co recaletamieto t 4.53 t t 5.05 t R v 0.80 R v R-34a t R-407C t Recaletamieto (ºC) Recaletamieto (ºC) Pag. 3 Pag. 4

7 RENDIMIENTO OLUMETRICO ariació co régime giro RENDIMIENTO OLUMETRICO ariació co régime giro. R407C PK kpa; PS kpa PK 60.8 kpa; PS kpa PK kpa; PS kpa 0.90 t 4.54 t 4.87 R R v R-34a t NR N (r..m.) NR [r..m.] Pag. 5 Pag. 6 RENDIMIENTO OLUMÉTRICO Comresores alterativos. Otras correlacioes FUNCIÓN DE COMPRESIÓN REND. ACCION T k 8 Rv k + ks ex k 00 COMPRIMIR APORES MECAN. COMP. ALTERN. AL. REND. TRANSM. INTERNO CALOR COMP. REL. HELICO. OLUMEN Pag. 7 Pag. 8

8 TRABAJO NECESARIO EN EL PROCESO DE COMPRESIÓN COMPRESION A OLUMEN CTE. Para cualquier tio de trasformació que tega lugar e el equio, el trabajo esecífico de comresió, etre el estado iicial y el fial, se exresa como: W P ( ) d b Presió P W ( ) 0 P d b P 0 Si movimieto No hay trabajo olume Pag. 9 Pag. 30 COMPRESION A PRESION CTE. COMPRESION ISOTERMA P 0 P P Presió olume Para gas ideal P mrt cte P mrt cte P( ) 0 d W P( ) d C C l b P P Presió olume W b mrt 0 l mrt 0 l P l P l Pag. 3 Pag. 3

9 COMPRESION ISOENTROPICA COMPRESION REAL POLITROPICA Wb P( ) d Si cosideramos el roceso ideal como el de u gas erfecto sometido a u roceso isoetróico: w s dq dq du du 0 cv + dt dv dv dh dq dh c dt du + 0 du + dv c dt c dt v d c ; γ cv dt dv cv d dv γ + γ 0 l + γ l v C v K v γ P v asiració asiració ( γ ) / γ t γ v d dv + v d Pag. 33 Presió P P P C Para gas ideal: olume C W b + C + + m R( T T ) C C P( ) C + C d Wb P( ) d C P P Pag. 34 COMPRESIONES ISOENTRÓPICA Y POLITRÓPICA COMPRESOR ALTERNATIO IDEAL [Bar] P a d Fases: Admisió b-c. K 3 s cte te. s r Comresió c-d. Descarga d-a. 0 4 b c Area { a b c d } w m h [kj/kg] 0 Pag. 35 Pag. 36

10 COMPRESORES Efriamieto extero COMPRESOR ALTERNATIO REAL No adiabático Pag. 37 Pag. 38 COMPRESOR ALTERNATIO REAL Redimieto itero COMPRESOR ALTERNATIO REAL Redimieto itero Trabajo esecífico real Area { 3 4} wr m r Defiició del redimieto volumétrico Defiició del redimieto itero m r m R v w Area{ 3 4 } mr Ri w Area{ 3 4} m r Area{ 3 4 } Rv Ri Rv Area{ 3 4} Pag. 39 Pag. 40

11 RENDIMIENTO INTERNO RENDIMIENTO INTERNO Iteracció térmica Los factores más imortates que icide sobre la desviació, resecto a isoetróica, que se roduce e u roceso real so: - Iteracció térmica - Rozamietos e el movimieto del fluido La termotrasferecia, que tiee lugar etre el fluido circulate y las aredes metálicas del comresor, cofiere u carácter o adiabático al roceso, y or lo tato ua desviació resecto a la trasformació isoetróica de referecia. - Las fases de comresió y de reexasió de vaores ocluidos e el esacio muerto uede desreciarse e cuato a feómeos de termotrasferecia, basados e el hecho de su equeña duració y del setido cotrario e cuato a setidos del flujo de calor e ambos rocesos. De cualquier modo e la figura se ha reresetado su efecto, uesto de maifiesto e la o cosideració de trasformacioes isoetróicas. - Resecto a la fase de descarga, la otecia térmica uede tambié ser desreciada al o modificar de maera sesible la otecia requerida. - Al cotrario que e descarga, e la fase de asiració la absorció de calor or los vaores es u factor de imortacia debido a la modificació que colleva e el valor del volume esecífico de la corriete de vaores. Su efecto o sólo es imortate sobre el redimieto idicado sio tambié sobre el volumétrico. Pag. 4 Pag. 4 RENDIMIENTO INTERNO Rozamietos COMPRESOR ALTERNATIO REAL Redimieto itero. ariació co la tasa Prácticamete estas érdidas se debe al aso del fluido a través de las válvulas de asiració y descarga. La érdida de carga a través del orificio de ua válvula, suuesto flujo y desidad costates, uede exresarse como: e la que: - u velocidad del fluido. - A cil secció del cilidro. - A v secció de aso or la válvula. - K v coeficiete de flujo de la válvula. - u velocidad del istó. A u cil u Δ ρ ρ K A v v Pag. 43 Pag. 44

12 RENDIMIENTOS INTERNO Y OLUMETRICO ariació co la tasa RENDIMIENTOS INTERNO Y OLUMETRICO ariació co la tasa Pag. 45 Pag. 46 COMPRESOR ALTERNATIO REAL Redimieto efectivo (mecáico) COMPRESOR ALTERNATIO REAL Redimieto motor eléctrico Rago ormal etre 0.65 y 0.96 P útil - alores sobre 0.65 ara equeña otecia - alores sobre 0.96 ara alta otecia Pérdidas térmicas Pérdidas mecáicas y fugas Pérdidas eléctricas P mecáica P cosumida P R ef P útil cos. Pag. 47 Pag. 48

13 RENDIMIENTO EFECTIO ariació co la tasa RENDIMIENTO EFECTIO (GLOBAL) ariació co la tasa η G R34a R R407C Tasa de comresió Pag. 49 Pag. 50 CARACTERISTICAS LOS COMPRESORES FRIGORIFICOS I: II: III: TIPOS FUNCIONES RANGO APLICACION Pag. 5 Pag. 5

14 RANGO APLICACION Pag. 53

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