Tercera entrega Ees

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Tercera entrega de Ees 
 
 
 
 
Presentado por: Fernando Miguel Solar Doria 
 
 
 
 
Presentado a: Ing. Jesús David Rhenals 
 
 
 
 
Maquinas térmicas 
 
 
 
Facultad de ingenierías 
Ingeniería mecánica 
Universidad de Córdoba 
Montería – Córdoba 
Colombia 
Año 2022 
 
 
 
 
Problema 
Un sistema de refrigeración en cascada de dos etapas debe dar enfriamiento a -40◦C operando el 
condensador de alta temperatura a 1,6 MPa. Cada etapa opera en el ciclo ideal de refrigeración por 
compresión de vapor. El sistema superior de refrigeración por compresión de vapor (VCRS, por sus 
siglas en inglés) usa agua como fluido de trabajo, y opera evaporando a 5◦C. El ciclo inferior usa 
refrigerante 134a como fluido de trabajo y opera su condensador a 400 kPa. Este sistema produce 
un efecto de enfriamiento de 20 kW. Determine los flujos masicos de R-134a y agua en sus ciclos 
respectivos, y el COP total de este sistema en cascada. 
 
CODIGO 
 
"ESTADO 1" 
T_1= 5[°C] 
X_1= 1 
H_1=Enthalpy(Water;T=T_1;x=X_1) 
S_1=Entropy(Water;T=T_1;x=X_1) 
 
"ESTADO 2" 
 
P_2=1600[Kpa] 
S_2=S_1 
H_2=Enthalpy(Water;P=P_2;s=S_2) 
 
"ESTADO 3" 
P_2=P_3 
X_3= 0 
H_3=Enthalpy(Water;P=P_3;x=X_3) 
 
"ESTADO 4" 
H_4=H_3 
 
"ESTADO 5" 
T_5= -40[°C] 
X_5=1 
H_5=Enthalpy(R134a;T=T_5;x=X_5) 
S_5=Entropy(R134a;T=T_5;x=X_5) 
 
"ESTADO 6" 
S_5=S_6 
P_6=400[Kpa] 
H_6=Enthalpy(R134a;P=P_6;s=S_6) 
 
"ESTADO 7" 
P_6=P_7 
X_7=0 
H_7=Enthalpy(R134a;P=P_7;x=X_7) 
 
"ESTADO 8" 
 
H_7=H_8 
 
"CALCULOS" 
Q_L=20[Kw] 
m_r=Q_L/(H_5-H_8) 
m_r*(H_6-H_7)=m_w*(H_1-H_4) 
W_in=m_r*(H_6-H_5)+m_w*(H_2-H_1) 
COP_R=Q_L/W_in 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alterando P2 
 
Problema 2 
Considere un sistema de refrigeración en cascada de dos etapas que opera entre los límites de 
presión de 0.8 y 0.14 MPa. Cada etapa opera en un ciclo ideal de refrigeración por compresión de 
vapor con refrigerante 134a como fluido de trabajo. El rechazo de calor del ciclo inferior al ciclo 
superior sucede en un intercambiador de calor adiabático de contraflujo desde ambos flujos entran 
aproximadamente a 0.32 MPa (En la práctica, el fluido de trabajo del ciclo inferior estará a una 
presión y una temperatura más altas en el intercambiador de calor, para una transferencia de calor 
efectiva.) Si el flujo másico del refrigerante en el ciclo superior es de 0.05 Kg/s determine a) el flujo 
másico del refrigerante en el ciclo inferior, b) la tasa de remoción de calor del espacio refrigerado y 
la entrada de potencia al compresor, así como c) el coeficiente de desempeño de este refrigerador 
en cascada. Las entalpías se han buscado en las tablas del refrigerante en el libro de Cengel de 
cualquier edición. 
 
Código 
"ESTADO 2" 
P_2=0,32[Mpa] 
S_2=S_1 
H_2=Enthalpy(R134a;P=P_2;s=S_2) 
 
"ESTADO 3" 
P_3=0,32[Mpa] 
H_3=Enthalpy(R134a;P=P_3;x=0) 
S_3=Entropy(R134a;P=P_3;x=0) 
 
"ESTADO 4" 
H_4=H_3 
 
"ESTADO 5" 
P_5=0,32[Mpa] 
H_5=Enthalpy(R134a;P=P_5;x=1) 
S_5=Entropy(R134a;P=P_5;x=1) 
 
"ESTADO 6" 
P_6=0,8[Mpa] 
S_6=S_5 
H_6=Enthalpy(R134a;s=S_6;P=P_6) 
 
"ESTADO 7" 
P_7=0,8[Mpa] 
H_7=Enthalpy(R134a;P=P_7;x=0) 
 
"ESTADO 8" 
H_8=H_7 
 
"ECUACIONES" 
 
m_a=0,05[kg/s] 
m_b=((H_5-H_8)/(H_2-H_3))*m_a 
Q_L=m_b*(H_1-H_4) 
W_in=(m_a*(H_6-H_5))+(m_b*(H_2-H_1)) 
COP=Q_L/W_in 
Variando P_2