PROBLEMAS BLOQUE 4. REFRIGERACIÓN

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1 PROBLEMAS BLOQUE 4. REFRIGERACIÓN Problema 1 Calcular el COP de refrigeración y las condiciones de funcionamiento de un ciclo frigorífico ideal con régimen seco que funciona con amoniaco (NH3) entre 20 ºC y 30 ºC, debiéndose extraer de la fuente fría Kcal/h. Problema 2 Determinar los principales puntos de trabajo sobre el diagrama p-h, correspondiente a una planta enfriadora de agua, con refrigerante amoniaco (NH3), donde la evaporación se realizará a 0 ºC y la condensación a 40 ºC, suponiendo que el ciclo es ideal. a) Determinar la presión de alta y la de baja. b) Calcular las entalpías y las temperaturas de los diferentes puntos del ciclo. c) Calcular el flujo de calor por kg de refrigerante en el evaporador y en el condensador. d) Determinar la energía consumida en el compresor por kg de refrigerante. e) Determinar el resto de valores, según un modelo de cálculo en el que la potencia frigorífica sea de kcal/h. Problema 3 Una instalación frigorífica de compresión simple, que opera con el refrigerante R134a, trabaja de forma ideal según las siguientes condiciones: Presión de evaporación: 1,33 bar. Presión de condensación: 10,2 bar. Considerando que el compresor trabaja con rendimientos unitarios, se pide: a) Dibujar el ciclo de trabajo de la instalación en un diagrama Presión - Entalpía. b) Calcular los siguientes parámetros: Producción frigorífica específica en el evaporador. Potencia específica de compresión. Calor por unidad de masa intercambiado en el condensador. Eficiencia de la instalación (COP) y la relación con la de Carnot.

2 Problema 4 Se desea analizar la instalación frigorífica del problema 3 en condiciones reales de operación trabajando con el refrigerante R134a, siendo estas las siguientes: Presión de evaporación: 1,33 bar. Presión de condensación: 10,2 bar. Recalentamiento útil en evaporador: 5 ºC. Subenfriamiento en el condensador: 5 ºC. Considerando que el compresor presenta una evolución del rendimiento interno en función de la tasa de compresión dado por la siguiente expresión: 0,96 0, 03 R Se desea: a) Dibujar el ciclo de trabajo de la instalación en un diagrama Presión Entalpía. b) Calcular: Producción frigorífica específica en el evaporador. Potencia específica de compresión. Calor por unidad de masa intercambiada en el condensador. Eficiencia de la instalación (COP) y la relación con la de Carnot. Problema 5 Calcular la potencia necesaria para comprimir 9,08 Kg/min de amoniaco (NH3) desde vapor saturado a 1,4 kg/cm 2 hasta una presión de condensación de 11,25 kg/cm 2. Problema 6 Una instalación frigorífica con CHClF2 como refrigerante trabaja en las siguientes condiciones: Temperatura de evaporación: 30 ºC. Temperatura de condensación: 0 ºC. Recalentamiento en el evaporador: 10ºC. Subenfriamiento en el condensador: 10ºC. Temperatura del refrigerante a la salida del compresor: 40ºC. Obténgase la relación de compresión, trabajo específico y rendimiento isentrópico del compresor. Compruébese que la diferencia entre el COP de calefacción y de refrigeración es de 1.

3 Problema 7 Un equipo de refrigeración de propano que procesa Kg/h de propano, describe un ciclo simple, operando el condensador a 38 ºC y el evaporador a 30 ºC, con una potencia frigorífica de frig/h. El rendimiento isentrópico del compresor es de 0,7. Se pide: a) Representar esquemáticamente el ciclo en un diagrama P-h. b) La potencia requerida en el compresor. c) El caudal necesario de agua de refrigeración en el condensador, suponiendo que entra a 27 ºC y sale de él a 32 ºC. d) La eficiencia del ciclo (COP refrigeración). Datos: Cp = 1 kcal/kg ºK. Problema 8 El equipo de acondicionamiento de aire de un cierto local es una bomba de calor reversible que opera con R134a, siendo las temperaturas de operación del ciclo en invierno: 0ºC en la unidad exterior (evaporador) y 22ºC en la unidad interior (condensador). En las especificaciones del fabricante se indica que el COP medio estacional de calefacción es de 4,3. Determínese el rendimiento isentrópico del compresor en ambos modos de funcionamiento. Cuál sería el COP de refrigeración para la bomba de calor trabajando en ese mismo ciclo? Si el caudal de refrigerante es de 0,05 kg/s, qué cargas de calefacción soporta el sistema en invierno?

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