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Universidad Nacional Autónoma de MéxicoFacultad de IngenieríaLaboratorio de termodinámicaCuestionario previoPráctica 12Análisis energético en uncompresorProfesor: Eduardo Pérez ContrerasAlumno: Austria Cordero David ArturoSemestre: 2020-Grupo: 10 ¿Qué es una máquina térmica y una bomba de calor? La ...

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ingeniería Laboratorio de termodinámica

Cuestionario previo Práctica 12 Análisis energético en un compresor

Profesor: Eduardo Pérez Contreras Alumno: Austria Cordero David Arturo Semestre: 2020-2 Grupo: 10

1.

¿Qué es una máquina térmica y una bomba de calor?

La máquina térmica es un dispositivo que funciona en un ciclo termodinámico y que realiza cierta cantidad de trabajo neto positivo a través de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y hacia un cuerpo a baja temperatura. La bomba de calor es una máquina térmica que toma calor de un espacio frío y lo transfiere a otro más caliente gracias a un trabajo aportado desde el exterior… 2. Dibuje un esquema de una máquina térmica y de una bomba de calor, indicando los flujos energéticos involucrados.

3. ¿Qué es un compresor y qué tipos de compresores se utilizan industrialmente? Los compresores son dispositivos en los que sobre el fluido se realiza trabajo procedente de una fuente externa, lo que supone un aumento importante de la presión del fluido y posiblemente un aumento importante de la temperatura.

4.

Investigue las características del refrigerante R-134a

En principio, podría ser refrigerante cualquier sustancia que cambie de fase de líquido a vapor a una temperatura baja, en función de las condiciones de presión, pero para su utilización en un ciclo de refrigeración por compresión, debe tener la mayoría de las siguientes características. • Baja temperatura de ebullición: Un punto de ebullición por debajo de la temperatura ambiente, a presión atmosférica. (Evaporador) • Fácilmente manejable en estado líquido: El punto de ebullición debe ser controlable con facilidad de modo que su capacidad de absorber calor sea controlable también. • Alto calor latente de vaporización: Cuanto mayor sea el calor latente de vaporización, mayor será el calor absorbido por kilogramo de refrigerante en circulación. • No inflamable, no explosivo, no tóxico. Químicamente estable: A fin de tolerar años de repetidos cambios de estado. • No corrosivo: Para asegurar que en la construcción del sistema puedan usarse materiales comunes y la larga vida de todos los componentes. • Moderadas presiones de trabajo: las elevadas presiones de condensación (mayor a 25- 28kg/cm2) requieren un equipo extrapesado. La operación en vacío(menor a 0kg/cm2)introduce la posibilidad de penetración de aire en el sistema. • Fácil detección y localización de pérdidas: Las pérdidas producen la disminución del refrigerante y la contaminación del sistema. • Inocuo para los aceites lubricantes: La acción del refrigerante en los aceites lubricantes no debe alterar la acción de lubricación. • Bajo punto de congelación: La temperatura de congelación tiene que estar muy por debajo de cualquier temperatura a la cual pueda operar el evaporador. • Alta temperatura crítica: Un vapor que no se condense a temperatura mayor que su

valor crítico, sin importar cuál elevada sea la presión. La mayoría de los refrigerantes poseen críticas superiores a los 93 °C. • Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño del compresor. • Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable y asegurar el servicio adecuado cuando sea necesario. Se mencionan las más importantes para la selección del refrigerante adecuado para la aplicación de que se trate y el equipo disponible. Todos los refrigerantes se identifican mediante un número reglamentario. El gas refrigerante R134a es un HFC que sustituye al R12 en instalaciones nuevas. Como todos los refrigerantes HFC no daña la capa de ozono. Tiene una gran estabilidad térmica y química, una baja toxicidad y no es inflamable, además de tener una excelente compatibilidad con la mayoría de los materiales.

5. Escriba la ecuación de la primera ley de la termodinámica aplicada a un ciclo y explique cada uno de sus términos. 𝑄𝑎 es el calor absorbido por el sistema. 𝑄𝑟 es el calor expulsado desde el sistema W es el trabajo neto realizado por el sistema. El ciclo vuelve a su estado inicial, así que el cambio total de la energía ∆U, es cero. El trabajo neto hecho por el sistema se relaciona con las magnitudes del calor absorbido y expulsado, tal que: 𝑊𝑛𝑒𝑡𝑜 = 𝑄𝑎 − 𝑄𝑟 La eficacia térmica del ciclo se define como el cociente del trabajo neto realizado con respecto al calor absorbido

6. Con base en la primera ley de la Termodinámica escriba la ecuación que permita calcular el trabajo que requiere el compresor adiabático para su funcionamiento.

7. Escriba la ecuación del balance de entropía en un compresor y explique cada uno de sus términos. Debido a que el sistema es adiabático: Donde: ṁ=gasto másico Ṡgen=Entropía generada Ṡgen=ṁ(Ṡe-Ṡi) Ṡe=Entropía entrada Ṡi=Entropía de salida 8. Investigue y explique qué es la eficiencia, la eficiencia mecánica, la eficiencia térmica y la eficiencia adiabática. Eficiencia: indica qué tan bien se realiza un proceso de conversión o transferencia de energía. La eficiencia mecánica: proporción de trabajo mecánico realizado respecto de la energía invertida. La eficiencia térmica: fracción de la entrada de calor que se convierte en salida de trabajo neto, es una medida del desempeño de una máquina térmica. Eficiencia adiabática: Un proceso es adiabático no se produce ninguna variación de calor, si se cumple se dice que el proceso tiene una eficiencia adiabática del 100%, en caso contrario no sería adiabático.

9. Investigue y escriba la ecuación que se aplica para calcular la eficiencia adiabática en un compresor.

La eficiencia Isoentrópica se define por: La potencia de compresión se puede calcular por: Donde: ηIsen = Eficiencia isoentrópica h1 = Entalpía de succión calculada a S P1, T1, y composición (zi) h2 = Entalpía de descarga calculada at P2, T2, y composición (zi) h2Isen = Entalpía Isoentrópica a la descarga a P2 (o T2) m = Flujo Másico 10. Dibuje los diagramas termodinámicos (s, T), (h, P) y (v, P) para una máquina de refrigeración.

Referencias: ● Hernández Quintero, A. ,(2017), Manual de prácticas del laboratorio de Termodinámica, (p.13-15), Facultad de Ingeniería UNAM. ● Anon, TERMODINÁMICA DE LOS COMPRESORES.Obtenido el 5 de Mayo del 2020. http://eribera_bo.tripod.com/termodinamica_1.html ●

Cengel, Y. (2012). Termodinámica [PDF] (7 ed.). Mcgraw-Hill Education. p. 463-474

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https://comofuncionaque.com/como-funciona-el-refrigerador/...