Refrigeración Presiones Múltiples - Problemas Resueltos

Transcripción

1 Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alientos (ICYTAL) Refrigeración Presiones Múltiples - Probleas Resueltos Ejeplo 4-3. Calcular la potencia necesaria para los dos copresores de un sistea de refrigeración que utiliza aoniaco con un evaporador a 34,4ºC y 5 ton de capacidad de refrigeración. El sistea utiliza una copresión en dos etapas, con enfriaiento del vapor y separación del vapor y separación del vapor saturado. La teperatura de condensación es 3,ºC. Prieraente, se traza el esquea del sistea, Fig. 4-0a, y el correspondiente diagraa presión-entalpía, Fig. 4-0b. Las funciones del enfriador y del depósito separador se realizan en un único recipiente.

2 Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alientos (ICYTAL) La presión interedia para un rendiiento óptio puede calcularse de la siguiente fora: p p p 8 a i presión de saturación a - 34,4º C 0,98 kg/c presión de saturación a 3,º C,70 kg/c (0,98)(,70) 3,5 kg/c Las entalpías de todos los puntos pueden entonces buscarse en las tablas de propiedades o en el diagraa presión-entalpía del aoniaco: h h g a 34,4ºC 334, kcal/kg h h a 3,5 kg/c después de la copresión isoentrópica 374,4 kcal/kg h 3 h g a 3,5 kg/c 343,4 kcal/kg h 4 h a,7 kg/c después de la copresión isoentrópica 387,7 kcal/kg h 5 h f a 3,ºC 79,7 kcal/kg h 6 h s 79,7 kcal/kg h 7 h f a 3,5 kg/c 36,9 kcal/kg h 8 h 7 36,9 kcal/kg A continuación, puede calcularse el caudal en asa a través de los copresores haciendo los balances térico y de asas. Balance térico en el evaporador: [ ] (5 ton) 50,4 kcal/(in)(ton) 4,4kg/in 334, - 36,9 Cal/kg 7 8 4,4 kg/in Balances térico y de asas en el enfriador de vapor: h + s hs 3h3 + 7h7 s 3 y 7 (4,4)(374,4) + 3 (79,7) 3 (343,4) + (4,4) (36,9) 3 5,4 kg/in. Potencia del copresor de baja (4,4 kg/in)(374,4-334, kcal/kg) 6 PH kcal/(hp)(in)

3 Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alientos (ICYTAL) Potencia del copresor de alta 5,4(387,7 343,4),5 HP Potencia total 6 +,5 38,5 HP Esta potencia puede copararse con la de un sistea de copresor único que desarrolla 5 ton a 34,4ºC. El diagraa presión-entalpía se uestra en la Fig. 4-. Las entalpías son: h 3 h4 h 334, kcal/kg h 48,8 kcal/kg 79,7 kcal/kg [ ] 5 ton 50,4 kcal/(in)(ton) 4,95 kg/in 334, - 79,7 (4.95)(48,8 334,) Potencia 44 HP El sistea con copresión en dos etapas consue 38,5 HP, es decir,,5% enos que el sistea de copresor único.

4 Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alientos (ICYTAL) Ejeplo 4-4. En un sistea con aoniaco, un evaporador ha de proporcionar 0 ton de refrigeración a - 34,4ºC, y otro evaporador ha de proporcionar 40 ton a,ºc. El sistea hace la copresión en dos etapas, con enfriaiento del vapor, y está dispuesto coo en la Fig. 4-a. La teperatura de condensación es 3,ºC. Calcular la potencia gastada por los copresores. Solución: Trácese el diagraa presión-entalpía del ciclo coo en la Fig. 4-b. La presión de descarga del copresor de baja y la presión de adisión del copresor de alta son iguales a la presión en el evaporador a,ºc. A continuación, se deterinan las entalpías en los puntos clave. h h g a 34,4ºC 334, kcal/kg h h a,7 kg/c después de la copresión isoentrópica 365,0 kcal/kg h 3 h g a,ºc 34,6 kcal/kg h 4 h a,70 kg/c después de la copresión isoentrópica 395,5 kcal/kg h 5 h f a 3,ºC 79,7 kcal/kg h 6 h s 79,7 kcal/kg h 7 h f a,ºc 9,9 kcal/kg h 8 h 7 9,9 kcal/kg El caudal en asa puede calcularse ahora. [ ] 0 ton 50,4 kcal/(in) (ton) 3,3 kg/in 334, - 9, ,3 kg/in. Probableente, la fora ás siple de calcular el caudal en asa del copresor de alta consiste en hacer balances téricos y de asa en el evaporador de alta teperatura y en el enfriador de vapor, coo se uestra en la Fig. 4-3.

5 Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alientos (ICYTAL)

6 Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alientos (ICYTAL) por tanto, Balance térico: Balance de asas: s h s +,06 + h 3h3 + h 7 3,3 kg/in, Sustituyendo, 79, (3,3) (3,65) 34,6 3 + (3,3) (9,9) Resolviendo, 3,9 kg/in Calculando la potencia, Potencia para el copresor de baja (3,3 kg/in) ( ,) kcal/(hp) (in) 9,6 HP Potencia para el copresor de alta (,9 kg/in) (395,5-34,6) 60, HP Total dos Etapas...69,7 HP

7 Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alientos (ICYTAL) Si un copresor sirviese a cada evaporador con copresiones de una única etapa, se consuiría ás potencia. Caudal a través del evaporador de baja 0 x 50,4 334,- 79,7 3,96 kg/in Caudal a través del evaporador de alta 40 x 50,4 7,70 kg/in 34,6-79,7 Potencia del sistea de baja teperatura Potencia del sistea de alta teperatura 3,96(48,8 334,) 7,70(395,5 34,6) 35, HP 38,8 HP Total una Etapa...73,9 HP Con el sistea de dos etapas hay un ahorro de potencia del 5,7%.