Clase 14

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Ciclos de refrigeración y bombas de calor
COPBC = COR + 1
Una tonelada de refrigeración es equivalente a 211 kJ/min o 200 Btu/min. 
Ecuacion general de energia aplicada a los dispositivos del ciclo de refrigeracion
EJEMPLO 5.- Una bomba de calor opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor y usa refrigerante 134a como fluido de trabajo. El condensador opera a 1000 kPa, y el evaporador, a 200 kPa. Determine el COP del sistema y la remocion de calor al condensador cuando el compresor consume 6 kW.
Solucion
Sistemas de bombas de calor
QH = m( h2 –h1 ) 0,179 kg/s (277,98 – 107,32)kJ/kg = 30 kW
Punto 1: vapor saturado de R134 a a 200 kPa
h1 = hg a 200 kPa = 244,46 kJ/kg
S1 = Sg = 0,93773 kJ/kg.K
Punto 2: vapor sobrecalentado a 1000kPa
s2 = s1 = 0,93773 kJ/kg.K
h2 = 277,98 kJ/kg
Punto 3: liq. Saturado R134a h3 = h4 = 107,32 kJ/kg.K
PROBLEMA.- Una bomba de calor opera en el ciclo ideal por compresión de vapor con R-134a como fluido de trabajo. Esta bomba de calor se usa para mantener un espacio a 25 °C absorbiendo calor a razón de 2.7 kW de agua geotérmica que fluye por el evaporador. El evaporador opera a 20 °C, y el condensador opera a 1 400 kPa. El compresor recibe trabajo igual a 20 kJ por cada kilogramo de refrigerante que fluye en él. a) Haga un diagrama del equipo y trace el diagrama T-s para esta bomba de calor.
b) Determine la tasa de transferencia de calor al espacio calentado a 25 °C.
c) Determine el COP de la bomba de calor.
SOLUCION:
PROBLEMA.-Un edificio necesita una bomba de calor de 2 toneladas para mantener el espacio interior a 27 °C cuando la temperatura exterior es de 5 °C. La bomba de calor opera en el ciclo normal de refrigeración por compresión de vapor, y usa R-134a como fluido de trabajo. Las condiciones de operación de la bomba de calor necesitan una presión en el evaporador de 240 kPa, y una presión en el condensador de 1 600 kPa. El
compresor tiene una eficiencia isentrópica de 85 por ciento. La siguiente tabla da datos seleccionados del R-134ª.}
Solucion.- 
Problema.- Una bomba de calor con refrigerante 134a como fluido de trabajo se usa para mantener un espacio a 25 °C absorbiendo calor de agua geotérmica que entra al evaporador a 50 °C a razón de 0.065 kg/s y sale a 40 °C. El refrigerante entra al evaporador a 20 °C con una calidad de 23 por ciento y sale a la presión de entrada como vapor saturado. El refrigerante pierde 300 W de calor al entorno cuando fluye por el compresor y el refrigerante sale del compresor a 1.4 MPa a la misma entropía que a la entrada. Determine a) los grados de subenfriamiento del refrigerante en el condensador y b) el flujo másico del refrigerante, c) la carga de calentamiento y el COP de la bomba térmica.
Solucion:
Los grados de subenfriamiento serán:
Problema.-Entra refrigerante 134a al condensador de una bomba de calor residencial a 800 kPa y 55 °C, a razón de 0.018 kg/s, y sale a 750 kPa subenfriado en 3 °C. El refrigerante entra al compresor a 200 kPa sobrecalentado en 4 °C. Determine a) la eficiencia isentrópica del compresor, b) la tasa de suministro de calor al cuarto calentado y c) el COP de la bomba de calor. También determine d) el COP y la tasa de suministro de calor al cuarto calentado si esta bomba de calor opera en el ciclo ideal por compresión de vapor entre los límites de presión de 200 y 800 kPa.
Solucion:
Ciclo ideal de refrigeracion