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9 Termo Sem 9 2020 2
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Seminario Nº9
Ciclos de refrigeración por compresión
1) Un ciclo ideal de refrigeración por compresión, opera en situación estacionaria y con R-134a
como fluido de trabajo. En el compresor entra vapor saturado a -10oC, y del condensador sale
líquido saturado 700 kPa. El flujo másico es 5kg/min. Determínese:
a) La potencia del compresor en kW.
b) La capacidad de refrigeración, en TR.
c) El coeficiente de operación.
d) Repita el ejercicio, considerando que la eficiencia isentrópica del compresor es 85%.
4) Un salón de clases normalmente aloja a 40 personas. Se puede suponer que cada persona disipa
calor a una tasa de 360 kJ/h. Hay 27 focos en el aula, cada uno de 100 W (considere que todo se
disipa como calor). Por último, ingresa calor a través de las paredes del aula a razón de 50 000
kJ/h. Todas estas emisiones de energía al aire del salón elevarían la temperatura por lo que se
debe instalar una unidad de aire acondicionado para que la temperatura permanezca en 18oC. El
aire acondicionado funciona mediante un ciclo de refrigeración por compresión ideal con
refrigerante R-134a entre las presiones de 120 kPa y 700 kPa.
Determine:
a) La capacidad de enfriamiento que debe tener el aire acondicionado (kW).
b) El flujo de refrigerante en el sistema de aire acondicionado (kg/s).
c) Consumo de energía eléctrica mensual si el sistema está prendido 15 horas diarias (kWh).
d) ¿Cuál es la temperatura en el evaporador?
5) Se desea enfriar una corriente de salmuera a razón de 10 Kg/min desde 15°C hasta - 5°C, para lo
cual se utiliza un sistema de refrigeración por compresión de vapor que opera con R134a como
refrigerante. La presión en el condensador es 0.7 MPa y en el evaporador es 0.16 MPa. Se pide
calcular:
a) La capacidad de refrigeración, en TR
b) El flujo másico del refrigerante, en Kg/s
c) La potencia del compresor, en KW
d) El coeficiente de funcionamiento del sistema de refrigeración
e) Dato: CP (salmuera) = 5.016 KJ/Kg °C.
6) 6)Un sistema de refrigeración por compresión estándar es usado para el congelamiento rápido
de frutas frescas. La presión del condensador es de 1200 kPa y el evaporador trabaja a -36oC. El
compresor consume 4050 kWh mensuales (15 horas diarias) de energía.
Calcule:
a) El flujo de masa del refrigerante que circula por el sistema
b) Si se requiere 200 kJ de enfriamiento por kilogramo de fruta, ¿cuántos kilos de fruta por
minuto se podrá enfriar?
c) El coeficiente de funcionamiento. Explique qué significa.
7) El costo de energía eléctrica mensual de una cámara frigorífica que opera 20 horas diarias es de
$170, a un costo unitario de electricidad de $0.08/kWh. Esta cámara hace circular aire frío para
la conservación apropiada de pescado. El aire que fluye es enfriado desde 20°C hasta -5°C,
mediante un sistema de refrigeración por compresión estándar que utiliza refrigerante R-134a
entre las presiones de 1.2 MPa y 500 KPa. Asumir que todo el costo eléctrico, es debido al uso
del compresor (eficiencia isentrópica 80%), en el sistema de refrigeración. Determine:
a) La potencia del compresor, en kW.
b) Flujo másico de refrigerante que circula en el sistema, en kg/s.
c) Capacidad de refrigeración en T.R.
d) Flujo másico de aire que se puede hacer circular en la cámara, en kg/min.
Datos: Cp (aire) = 1.0034 kJ/kg.K 1T.R.= 3.513 kW.
8) Un acondicionador de aire con el refrigerante 134a como fluido de trabajo se usa para mantener
una sala de conferencias a 26oC. El aire se calienta debido al calor liberado por diversas fuentes,
dando un total de 304 kJ/min que el acondicionador de aire debe extraer para mantener la sala
a la temperatura deseada. El sistema de aire acondicionado opera según un ciclo de refrigeración
por compresión estándar entre las presiones de 1200 kPa y 500 kPa. El funcionamiento del aire
acondicionado es de 12 horas diarias y la eficiencia eléctrica del motor es 95%.
a) Dibuje un esquema con los equipos y los datos del problema.
b) Determine las toneladas de refrigeración de este aire acondicionado.
c) Halle el flujo de refrigerante (kg/s).
d) ¿Qué consumo de energía mensual (kWh) origina este sistema?
e) ¿Cuál es el coeficiente de funcionamiento? ¿Qué significa?