Tecnología Frigorífica (Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales) Primera convocatoria. 24 de enero de Nombre: Cuestiones

Transcripción

1 Nombre: Cuestiones 1. Complete las siguientes afirmaciones: El mide el potencial de calentamiento atmosférico de un gas refrigerante. El reglamento obliga al cálculo del impacto sobre el calentamiento atmosférico de una instalación usando el. Para que el factor de bypass de un evaporador sea igual a uno menos su efectividad la temperatura de debe ser igual a la temperatura de. Cuando la temperatura de la superficie del evaporador baja de 0ºC debe implementarse un método de. Siendo lo más usual usar gas caliente o insertar en el evaporador eléctricas. El rendimiento volumétrico de un compresor depende fundamentalmente de la, y cuando ésta aumenta el rendimiento volumétrico. Los refrigerantes de la serie del R-5xx son mezclas y su factor de es nulo. 2. Calcular la longitud de tubería ascendente de cobre (1-5/8 ) que produce la misma pérdida de presión que un codo de 90º. Por su interior circula 64 m³/h de vapor saturado de R-134a a 0ºC. La viscosidad del refrigerante en esas condiciones es: µ = Pa s

2 3. Un equipo de aire acondicionado mueve 1716 m³/h de aire procedente de un local a 25ºC y 50 % de humedad relativa. La potencia frigorífica total y sensible suministradas por el equipo son 10 y 7.22 kw respectivamente. Calcular la temperatura de ADP y el factor de bypass del evaporador. Para conseguir que el evaporador no diera carga latente Cuál sería la mínima temperatura de APD y la máxima potencia frigorífica posible? Nota: Suponer que el evaporador mantiene el factor de bypass constante.

3 4. En un evaporador de amoniaco se miden las presiones manométricas a la entrada y salida del mismo: 617 y 587 kpa respectivamente. Si la temperatura de salida es de 18ºC y se utiliza una válvula de expansión termostática equilibrada externamente, calcule el sobrecalentamiento del vapor y la presión del muelle de la válvula. 5. Complete las siguientes afirmaciones: Los refrigerantes con ODP = 0 no contienen en su formula química, los de ODP > 0 fueron prohibidos por el protocolo de. Para regular la capacidad que suministra un compresor de tornillo suele utilizarse una válvula de o variar la del motor eléctrico. Cuando un evaporador cambia mucho de temperatura de evaporación, la mejor opción es usar una válvula de de. Desde el punto de vista del consumo de energía, es mejor un condensador que un condensador conectado a una torre de refrigeración, y condensar usando agua mejor que usando. Altas pérdidas de presión en las líneas de líquido puede producir problemas en el funcionamiento de. Para resolverlo puede aumentarse el diámetro de la tubería o el del líquido

4 Problema 1 Se desea diseñar de una instalación frigorífica con amoniaco que utilizando un ciclo simple de producción frigorífica trabaje a una temperatura de evaporación de -10ºC y una de condensación de 40ºC. El refrigerante a baja presión será almacenado en un depósito a la presión de evaporación. Este refrigerante se usará para enfriar una corriente de 4.0 kg/s de etilen-glicol que entra al evaporador a 0ºC, usando un evaporador de placas alimentado por una bomba desde la zona inferior del depósito de amoniaco. Si suponemos que queremos obtener amoniaco con un título de vapor del 85% a la salida del evaporador y disponemos de los siguientes datos de catálogo del compresor y el evaporador de placas: Catálogo del compresor: Temperatura de evaporación: -10ºC Temperatura de condensación: 40ºC Subenfriamiento del líquido: 0ºC Temperatura del gas de aspiración: 20ºC Potencia frigorífica: kw Potencia eléctrica consumida: kw Desplazamiento volumétrico: m³/h Catálogo del evaporador: Caudal de etilen-glicol: 4.0 kg/s Temperatura de entrada: 0ºC Temperatura de salida: -12ºC Temperatura evaporación R-717: -15ºC Calor intercambiado: kw Calcular la potencia frigorífica y COP de la instalación, el caudal que debe mover la bomba de amoniaco, la efectividad y el UA del evaporador, el subenfriamiento del líquido a la salida del condensador, el rendimiento volumétrico y energético del compresor. Nota: Despreciar las perdidas de presión del refrigerante y el incremento de presión producido en la bomba. suponer calor específico del etilen-glicol igual a 3.84 kj/kgºc Tiempo: 75 min.

5 Problema 2 Un sistema de producción frigorífica por amoniaco con dos evaporadores y un compresor responde al esquema de la figura inferior, el evaporador de baja temperatura suministra 180 kw de refrigeración con una temperatura de evaporación de -30 C y el otro evaporador suministra 200 kw a 5 C. La temperatura de condensación puede considerarse igual a 45 C. A. Dibujar cualitativamente sobre un diagrama p-h todos los puntos de la instalación de la figura inferior. B. Si el rendimiento volumétrico e isentrópico de los compresores puede estimarse en 0.7 y 0.8 respectivamente y la efectividad del serpentín del enfriador intermedio es del 70%. Calcular el desplazamiento volumétrico de los compresores y el COP de la instalación Nota: Suponer que no existen pérdidas de presión en los elementos del ciclo, que los recalentamientos del vapor a la salida de los evaporadores son nulos y el subenfriamiento a la salida del condensador es de 5ºC. Tiempo: 75 min.

6 Primera convocatoria. 20 de enero de 2016 Nombre: Cuestiones 1. Un condensador de una instalación evacua 100 kw a una corriente de agua. Si conectamos este condensador con una torre de refrigeración. Cuál será la cantidad mínima de agua que debemos reponer a la torre [kg/h]?. La torre mueve un caudal de m³/h de aire exterior a 40 C y 30% de humedad relativa. Suponer que la humedad relativa del aire de salida de la torre es del 90%. 2. En el catálogo técnico de un compresor que utiliza R-134a podemos leer que su desplazamiento volumétrico vale 43 m³/h. Para 0 C de temperatura de evaporación y 40 C de temperatura de condensación, la potencia frigorífica es 20 kw y la potencia eléctrica consumida es 7 kw. Si en el pie de página figura: datos obtenidos sin subenfriamiento del líquido y con una temperatura del gas de aspiración de 10 C y estimamos que el rendimiento isentrópico del mismo es 0.7 y el rendimiento mecánico y eléctrico ambos es Calcular el rendimiento volumétrico, el trabajo de compresión transferido al fluido y el trabajo isentrópico.

7 Primera convocatoria. 20 de enero de En un evaporador de R-22 alimentado por una válvula de expansión termostática se mide una presión manométrica de kpa, si la presión del muelle de dicha válvula es de 100 kpa, calcule el sobrecalentamiento del vapor. Suponer despreciable la pérdida de presión por rozamiento. 4. Complete las siguientes afirmaciones: La temperatura de ADP de un evaporador es que la temperatura de evaporación y que la temperatura del aire a la salida del mismo. En un evaporador con factor de bypass igual a 0 la temperatura del aire de salida será igual a la temperatura de y si la efectividad es igual a 1 la temperatura del aire salida será igual a la temperatura de. Al proceso en el que se inyecta gas de salida del compresor en un evaporador para eliminar el hielo formado en el mismo, se le denomina por. Para elegir el tamaño de las tuberías suele limitarse la caída de temperatura de saturación equivalente a C para la tubería de líquido y a C para la tubería de aspiración. La fórmula química del R-125 es y los refrigerantes de la serie R-4xx son mezclas. 5. Complete las siguientes afirmaciones: Los compresores de R-717 deben de ser por problemas de compatibilidad entre el R-717 y el. Para regular la capacidad que suministra un compresor alternativo puede utilizarse la de cilindros o variar la del motor eléctrico. La variación de capacidad frigorífica de un compresor de tornillo se realiza moviendo la válvula de del mismo, manteniendo la relación del compresor. Las siglas en inglés del parámetro que mide el potencial de agotamiento de ozono de un refrigerante son y para medir el impacto sobre el calentamiento global total (directo por fugas e indirecto por consumo energético) se usa un parámetro cuyas siglas en inglés son. En los compresores de tornillo puede usarse un circuito que inyecta refrigerante en un punto intermedio del proceso de compresión reduciéndose así el del compresor.

8 Primera convocatoria. 20 de enero de 2016 Problema 1 En una cámara para conservar flor cortada se utiliza una instalación de frío por compresión mecánica simple que utiliza como refrigerante R-22. En un instante de operación se miden los siguientes datos: Temperatura del refrigerante en el deposito de líquido colocado a la salida del condensador: 36 C Presión manométrica del refrigerante en el evaporador: kpa Temperatura del refrigerante a la salida del evaporador: 5 C Caudal volumétrico de refrigerante a la salida del evaporador: 105 m³/h Aire de la cámara: temperatura 10 C, humedad relativa 85% Aire a la salida del evaporador: temperatura 5 C, humedad relativa 100% A. Calcular el caudal de aire a la entrada al evaporador [m³/h] potencia frigorífica [kw]: sensible, latente y total absorbida por el evaporador. B. La tubería de aspiración de cobre (2-1/8 ) desciende 2 m, tiene una longitud de 20 m y 5 codos. Calcular la presión [kpa] y temperatura [ C] a la salida de la misma. C. Por problemas de sequedad en la flor se decide aumentar la temperatura de evaporación a 3ºC, midiéndose una humedad relativa del aire a la salida del evaporador del 100%. Calcular el porcentaje en el que se reduce la potencia frigorífica total y la nueva temperatura [ C] del aire a la salida del evaporador. Notas: Despreciar las perdidas de presión del refrigerante a su paso por el evaporador. Viscosidad del R-22 a la salida del evaporador: Rugosidad del cobre: Pa s mm.

9 Primera convocatoria. 20 de enero de 2016 Nombre: Problema La instalación de refrigeración por amoniaco de la figura consta de dos evaporadores, uno (A) alimentado por una válvula de expansión termostática de 5ºC, que produce una potencia frigorífica de 50 kw y otro (B) alimentado al mediante una bomba que mueve un caudal de refrigerante de!m RB = 0.15 kg/s. El manómetro colocado a la entrada al evaporador A marca 4.15 bar. El evaporador B se utiliza para enfriar un caudal 6.25 kg/s de etilen-glicol de -5ºC a -15ºC, utilizando una temperatura de evaporación de -20ºC. Si la temperatura de condensación es 40ºC, se pide: A. Calcular la efectividad [%] y el UA [W/K] del evaporador B. B. Calcular el título de vapor [%] del refrigerante en el punto 10 y los caudales de refrigerante que circulan por el evaporador A (!m RA ), por el condensador (!m RC ) y por el compresor de baja (!m RD ) C. Si el rendimiento volumétrico e isentrópico de los dos compresores puede estimarse en 0.7 y 0.8 respectivamente, calcular el desplazamiento volumétrico de los compresores y el COP de la instalación. D. Dibujar sobre el diagrama p-h adjunto todos los puntos, indicando su temperatura y entalpía. 5 4 Evaporador A Evaporador B 8 9 NOTA: Suponer que el consumo de energía y el incremento de presión asociados a la bomba de líquido son despreciables, el subenfrimiento del líquido en el condensador es nulo y no existen pérdidas de presión por rozamiento. Calor específico del etilen-glicol 2400 J/(kg K)