INFORME EJERCICIO DE CICLO DE REFRIGERACION APLICANDO ANALISIS EXERGETICO EN EL SOFTWARE EES

Vista previa del material en texto

INFORME EJERCICIO DE CICLO DE REFRIGERACION APLICANDO ANALISIS EXERGETICO EN EL SOFTWARE EES.
ENTREGADO POR:
FERNANDO MIGUEL SOLAR DORIA
HERNAN HERNANDEZ ESCUDERO
ENTREGADO A:
ING. JESUS DAVID RHENALS JULIO
MAQUINAS TERMICAS
FACULTAD DE INGENIERIAS
INGENIERIA MECANICA
UNIVERSIDAD DE CORDOBA
MONTERIA – CORDOBA
COLOMBIA
AÑO 2023 – I
INTRODUCCION
Ejercicio 11-36 del libro de termodinámica de Cengel séptima edición.
Un sistema de refrigeración opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, con amoniaco como refrigerante. Las presiones en el evaporador y el condensador son 200 kPa y 2 000 kPa, respectivamente. Las temperaturas de los medios a baja temperatura y alta temperatura son –9 °C y 27 °C, respectivamente. Si la tasa de rechazo de calor en el condensador es de 18.0 kW, determine a) el flujo volumétrico del amoniaco a la entrada del compresor, en L/s; b) el suministro de potencia y el COP, y c) la eficiencia de la segunda ley del ciclo y la destrucción total de exergía en el ciclo. Las propiedades del amoniaco en varios estados se dan como sigue: h1= 1 439.3 kJ/kg, s1= 5.8865 kJ/kg · K, v1= 0.5946 m3 /kg, h2= 1798.3 kJ/kg, h3= 437.4 kJ/kg, s3= 1.7892 kJ/kg · K, s4= 1.9469 kJ/kg · K. Nota: estado 1, entrada al compresor; estado 2, salida del compresor; estado 3, salida del condensador; estado 4, entrada al evaporador.
ANALISIS Y PROCEDIMIENTO
Procederemos a resolver este ejercicio mediante el software EES trabajado en el curso de máquinas térmicas para mayor precisión del ejercicio. El ejercicio nos provee los datos de cada estado y nos pide hallar a) flujo volumétrico, b) el suministro de potencia y el COP c) la eficiencia de segunda ley y la destrucción total de exergía en el ciclo.
SOLUCION
Las propiedades del amoniaco son dados en el enunciado del problema, por ende, hacemos un balance de energía en el condensador de la siguiente forma:
El flujo volumétrico es igual a:
El suministro de potencia y el COP estará dado por:
La exergía de la transferencia de calor:
La eficiencia de segunda ley del ciclo de condensación:
La exergía total destruida en el ciclo es la diferencia entre la exergía suministrada y la exergía generada por transferencia de calor así:
SOLUCION EN EES
Flujo masico y COP calculado en EES:
Flujo volumétrico y exergía por transferencia de calor:
Suministro de potencia:
Eficiencia de segunda ley:
Exergía destruida:
Como podemos ver los resultados del análisis escrito y en EES nos arrojan valores casi idénticos, por lo cual el ejercicio está correcto.
CONCLUSIONES
Ahora los efectos de evaporación y condensación en el COP, la eficiencia de segunda ley y la exergía total destruida descritas mediante tablas en EES.
Tabla 1. Presión en el ciclo de evaporación.
Tabla 2. Presión en el ciclo de condensación.
GRAFICAS DE COP Y EXERGIA DESTRUIDA EN EL CICLO DE EVAPORACION
GRAFICAS DE COP Y EXERGIA DESTRUIDA EN EL CICLO DE CONDENSACION
CODIGO EN EES
"ESTE CODIGO RESUELVE EL PROBLEMA 11-36"
"Un sistema de refrigeración opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor, con amoniaco como refrigerante. Las presiones en el evaporador y el condensador son 200 kPa y 2 000 kPa, respectivamente. Las temperaturas de los medios a baja temperatura y alta temperatura son -9 °C y 27 °C, respectivamente. Si la tasa de rechazo de calor en el condensador es de 18.0 kW, determine a) el flujo volumétrico del amoniaco a la entrada del compresor, en L/s; b) el suministro de potencia y el COP, y c) la eficiencia de la segunda ley del ciclo y la destrucción total de exergía en el ciclo. Las propiedades del amoniaco en varios estados se dan como sigue: h1= 1 439.3 kJ/kg, s1= 5.8865 kJ/kg · K, v1= 0.5946 m3 /kg, h2= 1798.3 kJ/kg, h3= 437.4 kJ/kg, s3= 1.7892 kJ/kg · K, s4= 1.9469 kJ/kg · K. Nota: estado 1, entrada al compresor; estado 2, salida del compresor; estado 3, salida del condensador; estado 4, entrada al evaporador."
"DATOS DEL PROBLEMA"
P_1=200 [kPa] 
P_2=2000 [kPa] 
Q_dot_H=18 [kW] 
T_L=(-9+273) [K] 
T_H=(27+273) [K] 
"PROPIEDADES Y ANALISIS DEL PROBLEMA"
Fluid$='ammonia' 
x_1=1 
x_3=0 
h_1=enthalpy(Fluid$, P=P_1, x=x_1) 
s_1=entropy(Fluid$, P=P_1, x=x_1) 
v_1=volume(Fluid$, P=P_1, x=x_1) 
h_2=enthalpy(Fluid$, P=P_2, s=s_1) 
s_2=s_1 
h_3=enthalpy(Fluid$, P=P_2, x=x_3) 
s_3=entropy(Fluid$, P=P_2, x=x_3) 
h_4=h_3 
s_4=entropy(Fluid$, P=P_1, h=h_4) 
q_H=h_2-h_3 
m_dot=Q_dot_H/q_H 
Vol_dot_1=m_dot*v_1 
Q_dot_L=m_dot*(h_1-h_4) 
W_dot_in=m_dot*(h_2-h_1) 
COP=Q_dot_L/W_dot_in 
Ex_dot_QL=-Q_dot_L*(1-T_H/T_L) 
eta_II=Ex_dot_QL/W_dot_in 
Ex_dot_dest=W_dot_in-Ex_dot_QL