Sistemas de Refrigeração

Vista previa del material en texto

SISTEMAS DE REFRIGERACION
1
SISTEMAS DE REFRIGERACION
Los sistemas de refrigeración son un caso especial en HYSYS, estos sistemas
son del tipo de circuito cerrado (LOOPED SYSTEMS) y no requieren una
operación de recirculación. Frecuentemente son resueltos explícitamente y en
sistemas muy complejos, en la mayoría de los casos solo requieren de una
operación del tipo "ADJUST". En este tipo de circuitos el flujo de recirculacion
es determinado por el sistema.
 T=110°F
 V/F=0
Compresor
 Condensador
V/F=1
T=0°F
Chiller
99% C3
 1% iC4
 Válvula
Figura No. 1 SISTEMA CERRADO DE REFRIGERACION.
El método para resolver estos sistemas en HYSYS es similar al método usado
manualmente en un diagrama de Mollier (Presión-Entalpia) para un
refrigerante dado. El acercamiento de temperatura en el condensador y en el
evaporador (Chiller), esta fijado por los niveles de temperaturas en el
refrigerante. A la salida del Chiller, el refrigerante estará a su punto de rocío
(V/F = 1.0) y a la salida del condensador estará a su punto de burbuja (V/F =
0.0). Estas restricciones determinan todas las propiedades del sistema. En
HYSYS, el refrigerante puede ser un componente puro, o bien una mezcla de
multicomponentes.
SISTEMAS DE REFRIGERACION
2
PROCEDIMIENTO PARA INCORPORAR UN
SISTEMA DE REFRIGERACION
1. Iniciar con la corriente a la salida del condensador. Especificar la
composición, la fracción vaporizada de 0.0 y fijar una de dos, la temperatura
o la presión a la salida del condensador.
2. Incorporar en nuestro esquema de simulación las operaciones unitarias a
partir de este punto, siguiendo la fase liquida si se tiene el caso de tener
separadores Liquido-Vapor. Las propiedades como composición y entalpia
molar, fluirán a través del esquema de simulación.
3. En la corriente de salida del Chiller, especificar una fracción vaporizada de
1.0 y especificar una de dos, la temperatura de salida o bien la presión a la
salida del Chiller.
4. Si el Chiller es un Enfriador/Calentador (Cooler/Heater), especificar la carga
térmica de la corriente de energía. Si el Chiller es una operación de
intercambio de calor (Heat_Exch), el lado del proceso deberá estar bien
definido para fijar la carga térmica del sistema. Al resolver este sistema, en
cada iteración se determinara el flujo de refrigerante, y regresara este a
través del sistema.
5. Adicionar una unidad de compresión para completar el circuito cerrado.
SISTEMAS SUBENFRIDOS.
En un circuito simple con subenfriamiento, un intercambiador adicional es
adicionado para enfriar al refrigerante por debajo de su punto de burbuja. Si la
temperatura de subenfriamiento es conocida, el sistema puede ser resuelto
explícitamente en la misma forma descrita anteriormente.
Sin embargo, si la carga térmica y no la temperatura es conocida, una etapa
adicional es requerida para alcanzar la solución explícita. Si se considera que
el sistema consta de solo de un subenfriador, una válvula y un Chiller,
encontramos que se tiene solo una entrada y una sola salida y que toda la
SISTEMAS DE REFRIGERACION
3
energía que entra y sale del sistema es conocida, por ejemplo, las cargas
térmica del subenfriador y la del Chiller. También se conocen las propiedades
a la salida del Chiller y del Condensador, por lo tanto, podemos usar la
operación balance alrededor del sistema para determinar el flujo del
refrigerante.
SISTEMAS DE REFRIGERACION CON
ECONOMIZADORES.
Los sistemas de refrigeración que incorporan un economizador a su esquema,
puede ser resueltos en la mayoría de los casos de forma explícita. Al igual a
otros esquemas de refrigeración, se inicia la simulación a la salida del
condensador, definiendo la composición del refrigerante, calidad (V/F) y
temperatura. La presión o la temperatura del econimizador deberá de ser
alimentada para que sea posible la solución del sistema. Varios niveles de
refrigeración pueden existir en este tipo de sistemas, pero hay que seguir la
ruta del refrigerante licuado hasta resolver para el flujo de refrigerante. Note
SISTEMAS DE REFRIGERACION
4
que en el tren de compresión cuando el mezclador se esta instalando, si se
contesta "Si" a la pregunta de "Are all the systems at the same pressure?", la
presión de descarga de la primera etapa de compresión será fijada en forma
automática a la presión del economizador.
6 0°F 8
P V/F=1
r 7 9
o
c 3
e
s 10 MM Btu/hr 2 1
o 75 Psia V/F=0, 110°F
 5 Economizador
4 99% C3
1% iC4
Figura 3 Esquema de Refrigeración con dos etapas de compresión
(y economizador).
SISTEMAS DE REFRIGERACION USANDO UN "ADJUST"
Algunos sistemas de refrigeración no pueden ser resueltos de forma explícita,
pero pueden requerir de uno o varios "ADJUST", por ejemplo: Un sistema que
tiene fijo tanto la carga de subenfriamiento y un economizador, no puede ser
siempre resuelto de forma explícita, porque el balance del bloque tiene un
vapor del economizador de flujo y composición desconocidos. Si el sistema no
puede ser resuelto explícitamente, se puede especificar una variable con un
estimado inicial, hasta que la carga térmica u otra condición es alcanzada.
Otra técnica que nos puede ser útil es la de dejar el circuito abierto en algún
punto y usar un "ADJUST" hasta forzar la propiedad en cada lado del circuito
abierto a ser igual.