1. ANÁLISIS COMPARATIVO PARA DIFERENTES REFRIGERANTES

Se dispone de un compresor frigorífico adiabático cuyas características constructivas y operativas son:

Tipo de compresor: Alternativo de pistones tipo abierto accionado por motor eléctrico

N: Número de cilindros = 2 D: Diámetro del cilindro = 56mm H: Carrera del pistón = 60mm ηc: Rendimiento adiabático del compresor = 0.70 ηv: Rendimiento volumétrico del compresor = Tabla experimental 12.1

Se pretende incorporar dicho compresor a un equipo frigorífico cuyas condiciones de operación son:

Tcon: Temperatura de condensación = 40ºC Tev: Temperatura de evaporación = 0ºC SC: Condensador de subenfriado = 5ºC SH: Evaporador de supercalentamiento = 5ºC

A partir de estos datos, realizar un estudio comparativo de las prestaciones del compresor, utilizando los siguientes refrigerantes:

R-134a (HFC / alta temperatura evaporación), refrigerante de referencia R-22 (HCFC / media temperatura evaporación) R-404a (HFC / baja temperatura evaporación) R-717 (amoníaco)

R-134A

ηc=H 2 i−H 1

H 2 r−H 1

→430−405H2 r−405

=0.70

H 2 r−450=430−4050.70

→H 2 r=440.7KJ /Kg

Del grafico anterior para el valor de H2r = 440.7 KJ/Kg corresponde T2r = 60ºC

RC= 1.01650.29269

=3.47→de tablaηv=0.778

i. Potencia Frigorífica

DV=25.71m3/hrV 1=ηv∗DV→V 1=0.778∗25.71→V 1=20.00m

3/hrm1=V 1∗DV →m1=20.0∗14→m1=280Kg /hr=0.07778Kg /sQev=m1 (H 1−H 4 )→Qev=0.07778 (405−249 )=12.13Kw

ii. Potencia al eje

w eje=m1 (H2 r−H 1 )→w eje=0.07778 (440.7−405 )=2.78Kw

iii. COP

COP=Q ev

weje→12.132.78

=4.36

R-22

ηc=H 2 i−H 1

H 2 r−H 1

→435−410H2 r−410

=0.70

H 2 r−410=435−4100.70

→H 2 r=445.7KJ /Kg

Del grafico anterior para el valor de H2r = 445.7 KJ/Kg corresponde T2r = 70 ºC

RC= 1.5340.49792

=3.08→detabla ηv=0.802

i. Potencia Frigorífica

DV=25.71m3/hrV 1=ηv∗DV→V 1=0.802∗25.71→V 1=20.62m

3/hrm1=V 1∗DV →m1=20.62∗22→m1=453.64Kg /hr=0.1260Kg /sQev=m1 (H 1−H 4 )→Qev=0.1260 (410−243 )=21.04Kw

ii. Potencia al eje

w eje=m1 (H2 r−H 1 )→w eje=0.1260 (446−410 )=4.54 Kw

iii. COP

COP=Q ev

weje→21.044.54

=4.63

R-404A

ηc=H 2 i−H 1

H 2 r−H 1

→392−370H2 r−370

=0.70

H 2 r−370=392−3700.70

→H 2 r=401.4KJ /Kg

Del grafico anterior para el valor de H2r = 401.4 KJ/Kg corresponde T2r = 57 ºC

RC= 1.8340.6146

=2.98→de tablaηv=0.809

i. Potencia Frigorífica

DV=25.71m3/hrV 1=ηv∗DV→V 1=0.809∗25.71→V 1=20.80m

3 /hrm1=V 1∗DV →m1=20.80∗30.28→m1=629.82Kg /hr=0.1750Kg / sQev=m1 (H 1−H 4 )→Qev=0.1750 (370−251 )=20.83Kw

ii. Potencia al eje

w eje=m1 (H2 r−H 1 )→w eje=0.1750 (401.4−370 )=5.50Kw

iii. COP

COP=Q ev

weje→20.835.50

=3.79

R-717 (Amoníaco NH3)

ηc=H 2 i−H 1

H 2 r−H 1

→725−525H2 r−525

=0.70

H 2 r−525=725−5250.70

→H 2 r=810.7KJ /Kg

Del grafico anterior para el valor de H2r = 810.7 KJ/Kg corresponde T2r = 140ºC

RC= 1.55550.42818

=3.63→de tablaηv=0.772

i. Potencia Frigorífica

DV=25.71m3/hrV 1=ηv∗DV→V 1=0.772∗25.71→V 1=19.85m

3/hrm1=V 1∗DV →m1=19.85∗3.5→m1=69.47Kg /hr=0.01930Kg /sQev=m1 (H 1−H 4 )→Qev=0.01930 (525−596 )=21.63Kw

ii. Potencia al eje

w eje=m1 (H2 r−H 1 )→w eje=0.01930 (811−525 )=5.52Kw

iii. COP

COP=Q ev

weje→21.635.52

=3.91

TABLA COMPARATIVA PARA LOS DIFERENTES REFRIGERANTES

Refrigerantes Pcon(Kg/cm2)

Pev(Kg/cm2)

RC ηvV 1

(m3/hr)ρ1

(Kg/m3)m1

(Kg/hr)Qev

(KJ/Kg)Qev(Kw)

w eje(Kw)

COPQevw eje

T2r(ºC)

R-134A 10.2 2.9 3.5 0.778 20.00 14 280 156 12.13 2.78 4.36 60

R-22 15.3 5.0 3.1 0.802 20.62 22 453.64 167 21.04 4.54 4.63 70

R-404A 18.3 6.1 3.0 0.809 20.80 30 629.82 119 20.83 5.50 3.79 57

R-717 15.6 4.3 3.6 0.772 19.85 35 69.47 1121 21.63 5.52 3.91 140