Prácticas 3 y 4

7/25/2019 Prácticas 3 y 4

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Universidad de ValladolidESCUELA DE INGENIERÍAS INDUSTRIALES

DPTO. INGENIERÍA ENERGÉTICA YFLUIDOMECÁNICA

TERMODINÁMICA TÉCNICA Y TRANSMISIÓN DE CALOR

INFORME DE PRÁCTICAS 3 Y 4

Raúl Hurtado Gavilán

Grupo M21

Curso 2012/2013



Termodinámica técnica y transmisión de calor 1

PRÁCTICA 3: CICLO SIMPLE Y CICLO REAL SIM-PLIFICADO DE UNA BOMBA DE CALOR AIRE-AIRE

Resumen

El objetivo de esta práctica es determinar los distintos valores de po-tencias, caudales de refrigerante, relaciones de compresión, rendimientosy COPs de los ciclos (simple y real simplificado) para una bomba de caloraire-aire.

En primer lugar, vamos a exponer todos los datos obtenidos en el laborato-rio sobre la bomba de calor aire-aire:

Pbaja 4.7barPalta 13.3barT amb 17◦C

T s,cond,aire (T C) 31◦CT s,evap,aire (T F) 6◦CT e,comp,re f (T 3) 7◦CT s,comp,re f (T 4) 72◦CT s,cond,re f (T 1) 26◦C

Pcomp 3CV = 2.2065kW

Figura 1: Diagrama de la bomba

Cálculos para el ciclo frigorífico por compresión de vapor sim-ple o ideal

Con el diagrama de Mollier de p-h y los valores obtenidos en el laboratorio,hallamos las entalpías para cada punto del ciclo frigorífico por compresión devapor ideal:




Cálculo del calor cedido en el condensador

QC = mREF · ∆hcond = mREF · (h4 − h1) = 0.08826 · (428− 238) = 16.77kW

Cálculo del COP del ciclo de refrigeración

COPREF =QF

W =

QF

QC − QF

= 14.56

16.77− 14.56 = 6.59

Cálculo del COP del ciclo de calefacciónCOPCALEF =

QC

W =

QC

QC − QF

= 16.77

16.77− 14.56 = 7.59

Cálculos para el ciclo real simplificado

Con el diagrama de Mollier de p-h y los valores obtenidos en el laboratorio,hallamos las entalpías para cada punto del ciclo frigorífico por compresión devapor real simplificado:

h1 235kJ

kg

h2 235 kJ kg

h3 410kJ

kg

h4 448kJ

kg

Caudal del refrigerante

W comp = mREF · ∆hcomp = mREF · (h4 − h3)

=⇒ mREF =W comp

h4 − h3=

2.2065448− 410

= 0.05807kg

s

Cálculo de la relación de compresión

Rcomp = PaltaPbaja

= 13.3

4.7 = 2.83

Cálculo del rendimiento del compresor

ηcomp = ∆hisentr∆hreal

= 438− 410488− 410

= 0.7368 =⇒ 73.68%

Cálculo de la potencia frigorífica de la máquina

QF = mREF · ∆hevap = mREF · (h3 − h2) = 0.05807 · (410− 235) = 10.16kW




Cálculo del calor cedido en el condensador

QC = mREF · ∆hcond = mREF · (h4 − h1) = 0.05807 · (448− 235) = 12.37kW

Cálculo del COP del ciclo de refrigeración

COPREF =QF

W =

QF

QC − QF

= 10.16

12.37− 10.16 = 4.60

Cálculo del COP del ciclo de calefacciónCOPCALEF =

QC

W =

QC

QC − QF

= 12.37

12.37− 10.16 = 5.59

Conclusiones finales

Como era de esperar, el rendimiento isentrópico, el COP, los valores de laspotencias frigoríficas, del caudal de refrigerante y de los calores cedidos delciclo frigorífico por compresión de vapor ideal son mejores que los del cicloreal.




PRÁCTICA 4: EVOLUCIONES PSICROMÉTRICAS

Resumen

Los objetivos de la práctica son analizar la evolución de las condicionesdel aire cuando atraviesa un equipo de acondicionamiento de aire. Paraesta evolución se utiliza un diagrama psicrométrico para determinar lascondiciones del aire en los diferentes puntos en donde se realizan las me-didas.

Vamos a ir calculando todas las propiedades en cada punto medido de la

Unidad de Tratamiento de Aire (UTA) a través del diagrama psicrométrico:Punto A: aire a la entrada del ventilador, el aire ambiente.

Punto B: después de calentar y/o humidificar la corriente de aire.

Punto C: después de enfriar y/o deshumidificar el aire.

Punto D: después del último calentamiento (postcalentamiento). Aire im-pulsado.

Figura 3: Unidad de tratamiento de aire

Para todos los puntos, las propiedades psicrométricas de presión total yaltura son: PT = 92600Pa, h = 750m. Para los cálculos en el diagrama podemosaproximar T bh ≈ T ad .

Propiedades para el Punto A

Este punto se encuentra en las condiciones ambientales del laboratorio.




T s 19◦CT bh 14◦CT r 11◦C

X 0.009 kgvkga,s

ia 42 kJ

kga,s HR 60 %

V e 0.92 m3

kga,s

Propiedades para el Punto B

Para alcanzar las condiciones del punto B, la corriente de aire ha sido so-metida a un calentamiento con humidificación con vapor, la que da lugar a lassiguientes propiedades psicrométricas.

T s 35◦CT bhH 22◦CT r 16◦C

X 0.013 kgvkga,s

ia 69 kJ kga,s

HR 35 %

V e 0.975 m3

kga,s

Propiedades para el Punto C

Para alcanzar las condiciones del punto C, la corriente de aire ha sido some-tida a una deshumidificación por enfriamiento, la que da lugar a las siguientespropiedades psicrométricas.

T s 21.5◦CT bh 16.8◦CT r 14.5◦C

X 0.0114 kgvkga,s

ia 50.5 kJ

kga,s HR 65 %

V e 0.93 m3

kga,s

Propiedades para el Punto D

Para alcanzar las condiciones del punto D, la corriente de aire ha sido some-tida a un calentamiento sensible, la que da lugar a las siguientes propiedadespsicrométricas.




T s 27◦CT bh 17.5◦CT r 14.5◦C

X 0.0114 kgvkga,s

ia 56.5 kJ

kga,s HR 45 %

V e 0.947 m3

kga,s

Conclusiones finales

Como hemos podido comprobar, «jugando» con los cambios de tempera-tura y de humedad podemos darle a una corriente de aire húmedo las pro-piedades psicrométricas que necesitemos, según la situación requerida en lainstalación.

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