- Un ciclo sencillo de refrigeración que utiliza amoníaco como sustancia de trabajo, necesita mantener un espacio refrigerado a 0°C. El ambiente que rodea al condensador está a 38°C. Considere vapor saturado a la entrada del compresor y líquido saturado a la salida del condensador.
Respuestas a la pregunta
El coeficiente de realización de este ciclo es β = 3.5
Explicación paso a paso:
Determinemos el coeficiente de realización de este ciclo
Sabemos que un ciclo de refrigeración, consta de cuatro estados:
1.- Vapor saturado (Salida Evaporador - Entrada compresor)
2.- Vapor sobrecalentado (Salida compresor - Entrada condensador)
3.- Liquido saturado (Salida condensador - Entrada Válvula de expansión)
4.- Mezcla (Salida Válvula de expansión - Entrada evaporador)
Estado 1 (Vapor saturado)
P1 = Psat = 290.85Kpa
En tabla de propiedades termodinámicas del amoniaco:
h1 = 1432 kJ/kg
s1 = 5.4730 kJ/kgK
T1 = -10°C
Para un ciclo ideal de refrigeración se cumple que:
s1 = s2 = 5.4730 kJ/kgK
Estado 2 (Vapor sobrecalentado)
En tablas
P2 = 1929.13 Kpa
h2 = 1718.5 kJ/kg
Realizando un volumen de control sobre el evaporador
Qev = h1 - h4
T3 cond = Tamb - 10°C
T3 cond= 38°C + 10°C = 48°C
Las presiones en el estado 2 y 3 se mantienen constantes
P2 = P3 = 1929.13 Kpa
En tabla ubicamos entalpia del Estado 3 la cual es igual a la entalpia del estado 4
h3 (a 1929.13Kpa) = hf = 411.15 kJ/kg = h4
Teniendo h1 y h4, calculamos calor del evaporador
Qev = 1432 kJ/kg - 411.15 kJ/kg
Qev =1020.85 kJ/kg
Ahora calculamos trabajo consumido por el compresor
Wc = h1 -h2
Wc = 1432 kJ/kg - 1718.5 kJ/kg
Wc = -286.5 kJ/kg
Teniendo los valores de Wc y Qev, calculamos el coeficiente de realización, usando la siguiente formula
β = Qev / Wc
β = 1020.85 J/kg / 286.5 kJ/kg
β = 3.5