Examen TF II 02022007jfc.us.es/DESCARGAS/TF_GITI/COLECCION EXAMENES 2016.pdf · En un evaporador de R-22 alimentado por una válvula de expansión termostática se mide una ... que

Tecnología Frigorífica (Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales) Primera convocatoria. 20 de enero de 2016

Nombre: _______________________________________________________________________________

Cuestiones

1. Un condensador de una instalación evacua 100 kW a una corriente de agua. Si conectamos este condensador con una torre de refrigeración. ¿Cuál será la cantidad mínima de agua que debemos reponer a la torre [kg/h]?. La torre mueve un caudal de 10000 m³/h de aire exterior a 40°C y 30% de humedad relativa. Suponer que la humedad relativa del aire de salida de la torre es del 90%.

2. En el catálogo técnico de un compresor que utiliza R-134a podemos leer que su desplazamiento volumétrico vale 43 m³/h. Para 0°C de temperatura de evaporación y 40°C de temperatura de condensación, la potencia frigorífica es 20 kW y la potencia eléctrica consumida es 7 kW. Si en el pie de página figura: “datos obtenidos sin subenfriamiento del líquido y con una temperatura del gas de aspiración de 10°C” y estimamos que el rendimiento isentrópico del mismo es 0.7 y el rendimiento mecánico y eléctrico ambos es 0.95. Calcular el rendimiento volumétrico, el trabajo de compresión transferido al fluido y el trabajo isentrópico.


3. En un evaporador de R-22 alimentado por una válvula de expansión termostática se mide una presión manométrica de 464.9 kPa, si la presión del muelle de dicha válvula es de 100 kPa, calcule el sobrecalentamiento del vapor. Suponer despreciable la pérdida de presión por rozamiento.

4. Complete las siguientes afirmaciones: ๏ La temperatura de ADP de un evaporador es _______ que la temperatura de evaporación y ________

que la temperatura del aire a la salida del mismo. ๏ En un evaporador con factor de bypass igual a 0 la temperatura del aire de salida será igual a la

temperatura de _________ y si la efectividad es igual a 1 la temperatura del aire salida será igual a la temperatura de ___________.

๏ Al proceso en el que se inyecta gas de salida del compresor en un evaporador para eliminar el hielo formado en el mismo, se le denomina ____________ por ____________________.

๏ Para elegir el tamaño de las tuberías suele limitarse la caída de temperatura de saturación equivalente a _____ °C para la tubería de líquido y a _____ °C para la tubería de aspiración.

๏ La fórmula química del R-125 es ____________ y los refrigerantes de la serie R-4xx son mezclas __________.

5. Complete las siguientes afirmaciones: ๏ Los compresores de R-717 deben de ser __________ por problemas de compatibilidad entre el R-717 y

el _________. ๏ Para regular la capacidad que suministra un compresor alternativo puede utilizarse la ___________ de

cilindros o variar la ___________________ del motor eléctrico. ๏ La variación de capacidad frigorífica de un compresor de tornillo se realiza moviendo la válvula de

_____________ del mismo, manteniendo la relación ____________ del compresor. ๏ Las siglas en inglés del parámetro que mide el potencial de agotamiento de ozono de un refrigerante

son ________ y para medir el impacto sobre el calentamiento global total (directo por fugas e indirecto por consumo energético) se usa un parámetro cuyas siglas en inglés son __________ .

๏ En los compresores de tornillo puede usarse un circuito ____________ que inyecta refrigerante en un punto intermedio del proceso de compresión reduciéndose así el _______________ del compresor.


Nombre: _______________________________________________________________________________

Problema

La instalación de refrigeración por amoniaco de la figura consta de dos evaporadores, uno (A) alimentado por una válvula de expansión termostática de 5ºC, que produce una potencia frigorífica de 50 kW y otro (B) alimentado al mediante una bomba que mueve un caudal de refrigerante de .

El manómetro colocado a la entrada al evaporador A marca 4.15 bar. El evaporador B se utiliza para enfriar un caudal 6.25 kg/s de etilen-glicol de -5ºC a -15ºC, utilizando una temperatura de evaporación de -20ºC. Si la temperatura de condensación es 40ºC, se pide:

A. Calcular la efectividad [%] y el UA [W/K] del evaporador B. B. Calcular el título de vapor [%] del refrigerante en el punto 10 y los caudales de refrigerante que

circulan por el evaporador A ( ), por el condensador ( ) y por el compresor de baja ( )

C. Si el rendimiento volumétrico e isentrópico de los dos compresores puede estimarse en 0.7 y 0.8 respectivamente, calcular el desplazamiento volumétrico de los compresores y el COP de la instalación.

D. Dibujar sobre el diagrama p-h adjunto todos los puntos, indicando su temperatura y entalpía.

NOTA: Suponer que el consumo de energía y el incremento de presión asociados a la bomba de líquido son despreciables, el subenfrimiento del líquido en el condensador es nulo y no existen pérdidas de presión por rozamiento. Calor específico del etilen-glicol 2400 J/(kg·K)

!mRB= 0.15 kg/s

!mRA

!mRC

!mRD

2

1

10

7

3

54

6

9

8

11 12

Evaporador A

Evaporador B

Tecnología Frigorífica (3º Grado Ingeniero en Tecnologías Industriales). 2ª prueba parcial16 de enero de 2015

Teoría Nombre: ________________________________________________________________

1. Complete las siguientes afirmaciones:

• La efectividad de un determinado evaporador de líquido no se modifica si no cambiamos el __________ de líquido.

• En los evaporadores con mucha caída de presión por rozamiento es conveniente utilizar una válvula de expansión termostática ________________________.

• Para dimensionar la instalación eléctrica de un compresor debe buscarse la temperatura de __________ que hace __________ el trabajo de compresión.

• En los compresores de tornillo el rendimiento isentrópico depende fundamentalmente de la relación ________ y de la _____________________.

• El rendimiento volumétrico de un compresor es el caudal ___________ adimensionalizado con el ___________________ .

2. En el catálogo técnico de un compresor ( V̇ t=43m³/h ) que utiliza R-134a podemos leer, para 0°C de temperatura de evaporación y 40°C de temperatura de condensación, que la potencia frigorífica es 20 kW y la potencia eléctrica consumida es 7 kW. Si en el pie de página figura: datos obtenidos sin subenfriamiento del líquido y con una temperatura del gas de aspiración de 10°C y estimamos el rendimiento isentrópico del mismo en 0.7 y el rendimiento mecánico y eléctrico ambos en 0.95. Calcular el rendimiento volumétrico, el trabajo de compresión transferido al fluido y el trabajo isentrópico.

3. Defina brevemente los siguientes conceptos.

ODP:

GWP:

TEWI:

4. Calcule el COP de Carnot de una instalación que produce 100 kW frigoríficos a 0°C, 50kW a -18°C condensando a una temperatura de 45°C.


5. En un evaporador de R-22 alimentado por una válvula de expansión termostática se mide una presión manométrica de 464.9 kPa, si la presión del muelle de dicha válvula es de 100 kPa, calcule el sobrecalentamiento del vapor.


• Los compresores de R-717 deben de ser __________ por problemas de compatibilidad entre el R-717 y el _________.

• Para regular la capacidad que suministra un compresor alternativo puede utilizarse la _________ de cilindros o variar la _________________ del motor eléctrico.

• La variación de capacidad frigorífica de un compresor de tornillo se realiza moviendo la válvula de ___________ del mismo, manteniendo la relación _________ del compresor.

• La transmisión de calor en un evaporador desciende notablemente cuando el refrigerante alcanza la fase de ________ en su proceso de evaporación.

• En los compresores de tornillo puede usarse un circuito __________ que inyecta refrigerante en un punto intermedio del proceso de compresión reduciéndose así el _______________ del compresor.

7. Un condensador de una instalación evacua 100 kW a una corriente de agua. Si conectamos este condensador con una torre de refrigeración cual será la entalpía del aire de salida si dicha torre mueve 10000 m³/h de aire exterior a 40°C y 30 % de humedad relativa.


• La temperatura de ADP de un evaporador es _______ que la temperatura de evaporación y ________que la temperatura del aire a la salida del mismo.

• En un evaporador con factor de bypass igual a 0 la temperatura del aire de salida será igual a la temperatura de _________ y si la efectividad es igual a 1 la temperatura del aire salida será igual a latemperatura de _________.

• Al proceso en el que se inyecta gas de salida del compresor en un evaporador para eliminar el hielo formado en el mismo, se le denomina _________ por ________________.

• Para elegir el tamaño de las tuberías suele limitarse la caída de temperatura de saturación equivalentea _____ °C para la tubería de líquido y a _____ °C para la tubería de aspiración.

• La fórmula química del R-125 es ____________.


En una cámara para conservar flor cortada se utiliza una instalación de frío por compresión mecánica simple que utiliza como refrigerante R-22. En un instante de operación se miden los siguientes datos:

• Temperatura del refrigerante en el deposito de líquido colocado a la salida del condensador: 36°C

• Presión manométrica del refrigerante en el evaporador: 396.8 kPa

• Temperatura del refrigerante a la salida del evaporador: 5°C

• Caudal volumétrico de refrigerante a la salida del evaporador: 105 m³/h

• Aire de la cámara: temperatura 10°C, humedad relativa 85%

• Aire a la salida del evaporador: temperatura 5°C, humedad relativa 100%

Cues+ón1

Calcular el caudal de aire a la entrada al evaporador [m³/h] potencia frigorífica [kW]: sensible, latente y total absorbida por el evaporador.

Cues+ón2

La tubería de aspiración de cobre (2-1/8“) desciende 2 m, tiene una longitud de 20 m y 5 codos. Calcular la caída de presión [kPa] y su caída de temperatura de saturación equivalente [°C]. Calcular también la presión manométrica [kPa] y temperatura [°C] a la salida de dicha tubería.

Cues+ón3

Por problemas de sequedad en la flor se decide aumentar la temperatura de evaporación a 3ºC, si suponemos que el aire de la cámara continua en las mismas condiciones y se espera que la humedad relativa del aire a la salida del evaporador sea del 100%. Calcular el porcentaje en el que se reduce la potencia frigorífica total, latente y sensible [%] y la nueva temperatura del aire a la salida del evaporador [°C].

Notas: Despreciar las perdidas de presión del refrigerante a su paso por el evaporador.

Viscosidad del R-22 a la salida del evaporador: 0.00001228 Pa·s

Rugosidad del cobre: 0.0015 mm.

Tecnología Frigorífica. 1ª Convocatoria

22 de enero 2014

Cues�ón 1

La tubería de aspiración de una instalación frigorífica de R-22 tiene un diámetro de 1-1/8 “ en cobre. La

entrada al compresor se encuentra 4 m por debajo de la salida del evaporador. Se mide la caída de presión

entre los extremos de la misma y su valor es de 20 kPa. Calcular cual sería la caída de presión si se usará el

siguiente diámetro superior de tubería, expresar ambas caídas en términos de diferencia de temperatura de

saturación equivalente.

Datos:

• Caudal de refrigerante a la salida del evaporador: 18 m³/h

• Temperatura de evaporación: 0°C

• Temperatura de salida del evaporador: 10°C

• Viscosidad del R-22 a la salida del evaporador: 0.00001228 Pa·s

• Rugosidad del cobre: 0.0015 mm

• Suponer que la longitud equivalente de accesorios es la misma.

Cues�ón 2

Una instalación industrial desarrolla una potencia frigorífica de 100 kW con un COP de 2.7. Utiliza un

condensador evaporativo que consume un caudal neto de agua de 200 l/h y mueve un caudal de aire exterior

de 13700 m³/h. Si el aire exterior se encuentra a 35°C de temperatura seca y 30% de humedad relativa,

calcular la temperatura seca, humedad absoluta y humedad relativa del aire a la salida del condensador

evaporativo.

Cues�ón 3

Para calentar el salón de una vivienda se utiliza una bomba de calor. Se sabe que cuando el aire de la

habitación se encuentra a 20°C, el caudal de aire movido sobre el condensador es 1000 m³/h y la temperatura

del aire a la salida del mismo es 32°C. Calcular el UA del condensador y el porcentaje en el que se modifica

la potencia calorífica, el COP y el trabajo de compresión de la bomba de calor si pretendemos colocar el

salón a 25°C.

Datos suministrados por el fabricante de la bomba de calor:

• Potencia Calorífica [kW]: Q̇c=8−0.1T c

• COP [adim]: COP=4.8−0.05 T c

• Donde T c es la temperatura de condensación en °C

Tecnología Frigorífica. 1ª Convocatoria

22 de enero 2014

Problema 1

La figura inferior muestra una instalación frigorífica de amoniaco. Inicialmente la instalación funciona con

un sólo evaporador (Evaporador A) produciendo frío para una cámara de conservación de plátanos, en estas

circunstancias se midieron los siguientes datos:

• Temperatura de evaporación: 0°C

• Temperatura de condensación: 35ºC

• Subenfriamiento del líquido: 4°C

• Título de vapor a la salida del evaporador: 85%

• Cámara de plátanos: T CAM=10 °C φ CAM=90 %

• Aire de salida del evaporador: T AS=5°C φ AS=100 %

• Caudal de aire sobre el evaporador: 50000 m³/h

• Rendimiento volumétrico del compresor: ηv=0.8−0.04( pcond / pevap)• Rendimiento isentrópico del compresor: ηs=0.75−0.04( pcond / pevap)

En estas condiciones calcular:

A) Potencia frigorífica [kW] y caudal volumétrico de refrigerante que mueve la bomba [l/h]

B) Desplazamiento volumétrico del compresor [m³/h], potencia de compresión [kW] y COP de la

instalación.

Se decide añadir un nuevo evaporador para enfriar agua (Evaporador W) con el que se desea enfriar de 12°C

a 7°C, para conseguir esta potencia frigorífica se cambia la temperatura de evaporación a 3°C. Suponiendo

que la temperatura de condensación, el subenfriamiento del líquido, las condiciones de la cámara de plátanos

y el caudal volumétrico de la bomba del evaporador A se mantienen, Calcular:

C) Potencia frigorífica en el evaporador A [kW] y título de vapor a la salida del mismo.

D) Potencia frigorífica en el evaporador W [kW] y caudal de agua [l/h] que se podría enfriar

E) Nueva potencia de compresión [kW] y COP de la instalación.

Nota: Suponer que no existe pérdida de presión por rozamiento y que el incremento de presión y el consumo eléctrico

de las bombas es despreciable.

Tecnología Frigorífica (3º Grado Ingeniero en Tecnologías Industriales). Prueba

15 de enero de 2013

Cues�ón 1

El siguiente catálogo muestra los datos de comportamiento del compresor alternativo 4FC-5.2Y de Bitzer,

con un desplazamiento volumétrico a 50 Hz de 18.1 m³/h. Para una temperatura de evaporación de 5°C y

50°C de condensación y en las condiciones de ensayo del catálogo la temperatura del vapor a la salida del

compresor es 80°C. Si se estima el rendimiento eléctrico del motor igual al 97%, calcular los rendimientos

volumétrico, isentrópico y mecánico del compresor.

Cues�ón 2

La figura de la derecha representa un esquema en alzado de la

tubería de líquido (1/2” en cobre) que conecta el depósito de

refrigerante R-22 con la válvula termostática de alimentación al

evaporador por la que circula un caudal de 0,3 kg/s.

Esta tubería pertenece a una instalación frigorífica de compresión

simple con una temperatura de condensación de 50°C y un

subenfriamiento del líquido en del depósito que puede estimarse

en 4°C.

¿Cual es el valor máximo de L para que la válvula de expansión

funcione sin problemas?

Nota: Viscosidad del R-22 líquido del depósito = 0,000134 Pa·s

Rugosidad del cobre 0,0015 mm.

Cues�ón 3

Una planta enfriadora trata un caudal de agua fría de 3 kg/s pasándolo de 12°C a 7°C, utilizando para ello

una temperatura de evaporación de 4°C. Se pretende obtener el agua a 5°C sin modificar el caudal ni la

temperatura del agua a la entrada y se plantean dos soluciones:

1. Aumentar el área del evaporador. Calcule el porcentaje de aumento de área necesario.

2. Bajar la temperatura de evaporación. Calcule la nueva temperatura de evaporación necesaria.

5 m

L


15 de enero de 2013

Problema 1

La instalación de refrigeración por amoniaco de la figura inferior consta de dos evaporadores. La

temperatura de evaporación del evaporador de baja es -20ºC y produce una potencia frigorífica de 200 kW.

Un manómetro colocado en el evaporador de alta marca 4.15 bar y este absorbe una potencia frigorífica de

100 kW. Si temperatura de condensación es de 40ºC y se pretende que el título de vapor a la salida de los dos

evaporadores sea del 85%:

A) Calcular los caudales de refrigerante que deben mover las dos bombas de líquido.

B) Si el rendimiento volumétrico e isentrópico de los compresores puede estimarse en 0.7 y 0.8

respectivamente, calcular el desplazamiento volumétrico de los compresores y el COP de la

instalación.

C) Dibujar sobre un diagrama p-h adjunto todos los puntos de la instalación de la figura inferior,

anotando la temperatura y la entalpía de cada uno de ellos.

Nota: Suponer que las pérdidas de carga en los elementos son despreciables, no existe sobrecalentamiento, ni

subenfriamientos y el consumo de energía y el incremento de presión asociados a las bombas de líquido son

despreciables.

Tiempo: 90 min.

2

1

10

7

3

5 4

6

118

9

12


15 de enero de 2013

Tecnología Frigorífica (4º Ingeniero Industrial). 1ª convocatoria 8 de febrero de 2012. Pag. 1 de 3

Cuestión)1) La figura inferior representa el tramo de tubería de líquido (1/2“ en cobre) que conecta el depósito de refrigerante R-22 con la válvula termostática de alimentación al evaporador (justo después del punto 2) por la que circula un caudal de 0,3 kg/s. La temperatura de condensación del refrigerante es 50°C y el subenfriamiento que sufre el líquido en del depósito puede estimarse en 4°C.

A. Presión en el punto 2. ¿Tendremos líquido a la entrada a la válvula de expansión? B. Se decide elevar el depósito. ¿Cuanto se debe elevar para asegurar el buen

funcionamiento de la válvula?

Nota: Viscosidad del R-22 líquido del depósito = 0,000134 Pa·s Rugosidad del cobre 0,0015 mm

Cuestión)2) En una cámara para conservar flor cortada se utiliza un evaporador que suministra 100 kW de potencia frigorífica de los cuales 41 kW son latentes, con un caudal de aire a la entrada de 34400 m³/h. Si la temperatura de la cámara es 10ºC con una humedad del 85% y la temperatura de evaporación 0ºC. A. Calcular las condiciones de salida del aire del evaporador y su efectividad.

B. Por problemas de sequedad en la flor se decide aumentar la temperatura de evaporación a

3ºC, midiéndose una temperatura del aire a la salida del evaporador de 6ºC. Calcular el porcentaje en el que se reduce la potencia frigorífica total y latente entregada a la cámara.

5 m

10 m

1

2

Codo a 90°:

Depósito de

líquido


Problema)1) La instalación de refrigeración por amoniaco de la figura consta de dos evaporadores, uno (A) alimentado por una bomba, que produce una potencia frigorífica de 75 kW y otro (B) en expansión directa, con una válvula de expansión termostática de 5ºC, que desarrolla 125 kW de potencia frigorífica. El manómetro colocado a la entrada al evaporador A marca 3,28 bar, la temperatura de evaporación del evaporador B es de -20ºC y la de condensación 40ºC. Se pide:

A. Calcular el caudal que debe mover la bomba para que el título de vapor del punto 6 sea del 75%.

B. Si el rendimiento volumétrico e isentrópico de los dos compresores puede estimarse en 0,7 y 0,8 respectivamente, calcular el desplazamiento volumétrico de los compresores y el COP de la instalación, comparándolo con el de Carnot.

C. Dibujar sobre el diagrama p-h adjunto todos los puntos de la instalación de la figura, indicando su temperatura y entalpía.

NOTA: Suponer que las pérdidas de carga por rozamiento en todos los elementos, el consumo de energía de la bomba y el incremento de presión en la bomba de líquido son despreciables. El subenfriamiento del líquido en el condensador es de 4ºC.

6

57

3 2

4

101

Evaporador A

Evaporador B8 9


Problema)2) Para el diseño de una instalación frigorífica industrial con R-134a, se estima la temperatura de evaporación necesaria igual a 5ºC, un subenfriamiento del líquido de 5ºC y un sobrecalentamiento del vapor de 10ºC. Del catálogo del compresor semihermético alternativo que hemos seleccionado puede obtenerse que el desplazamiento volumétrico del compresor a 50 Hz es de 360 m³/h y que la potencia frigorífica y potencia de compresión para una temperatura de evaporación de 5ºC (con subenfriamiento de 5ºC y sobrecalentamiento de 10ºC) tienen la siguiente expresión:

Qf kW[ ] = 0,265Tc2 − 29,3Tc + 950,9Wc kW[ ] = −0,025Tc

2 + 3,3Tc − 59,9

Se analiza dos posibilidades distintas de condensador:

• Condensador de aire: Según su catálogo suministra una potencia de 238,8 kW cuando la diferencia de temperatura a la entrada (Temperatura de condensación – Temperatura del aire exterior) es de 15ºC, con un caudal de aire a la entrada al condensador de 63000 m³/h.

• Condensador de agua conectado a una torre de refrigeración: Según su catálogo

suministra una potencia de 188 kW cuando la diferencia de temperatura a la entrada (Temperatura de condensación – Temperatura del agua de entrada al condensador) es de 8ºC, usando un caudal de agua de 7 kg/s.

Se pide:

A. Calcular la efectividad y el UA de ambos condensadores.

B. Si la temperatura del aire exterior fuera de 38ºC y la del agua que es capaz de producir la torre 30ºC, calcular la temperatura de condensación, el rendimiento volumétrico, el rendimiento isentrópico y COP para ambos casos.


Cuestión)1) En el proyecto de una cámara para almacenamiento y trasiego de frutas frescas puede encontrarse la siguiente información:

! Temperatura de la cámara: 5ºC ! Humedad relativa de le cámara: 85% ! Temperatura de entrada del producto: 25ºC ! Temperatura exterior de diseño: 40ºC ! Humedad relativa exterior de diseño: 30% ! Funcionamiento: 24h

Cargas máximas totales:

! Transmisión: 7,0 kW ! Enfriamiento producto: 4,4 kW ! Respiración producto: 0,4 kW ! Infiltración aire exterior: 2,0 kW ! Carga interna: 4,0 kW ! TOTAL: 17,8 kW

Recalcular las cargas máximas si se desea cambiar las condiciones de la cámara a 0ºC y 90% de humedad relativa NOTA: Suponer que las cargas internas no dependen de la temperatura y que el calor de respiración del producto se modifica un 20 W por cada ºC de variación de la temperatura de la cámara.

Cuestión)2) Un equipo autónomo utiliza un ciclo de compresión mecánica simple para enfriar una corriente de 10.000 m3/h de aire. Las condiciones de entrada y salida del aire son las siguientes:

! Aire de entrada: Temperatura seca: 25ºC, Temperatura húmeda: 18ºC ! Aire de salida: Temperatura seca: 15ºC, Humedad relativa: 80%

A. Si la temperatura de evaporación del refrigerante es de 5ºC calcular la potencia frigorífica

total, sensible y latente, y la efectividad del evaporador.

B. Al subir la temperatura de evaporación a 10ºC la temperatura del aire de salida pasa a ser de 18ºC, conservando el caudal y las condiciones de entrada del aire. Calcular las nuevas potencias frigoríficas (total, sensible y latente) y la nueva humedad relativa del aire a la salida.


Problema)1) La instalación de refrigeración por amoniaco de la figura consta de dos evaporadores, uno (A) alimentado por una válvula de expansión termostática de 5ºC, que produce una potencia frigorífica de 50 kW y otro (B) alimentado al mediante una bomba que desarrolla 150 kW de potencia frigorífica. La bomba de líquido mueve un caudal de 0,15 kg/s. El manómetro colocado a la entrada al evaporador A marca 4,15 bar, la temperatura de evaporación del evaporador B es de -20ºC y la de condensación 40ºC. Se pide:

A. Calcular el título de vapor del refrigerante en el punto 10. B. Si el rendimiento volumétrico e isentrópico de los dos compresores puede estimarse

en 0,7 y 0,8 respectivamente, calcular el desplazamiento volumétrico de los compresores y el COP de la instalación.

C. Dibujar sobre el diagrama p-h adjunto todos los puntos de la instalación de la figura, indicando su presión y entalpía.

NOTA: Suponer que las pérdidas de carga en los elementos son despreciables y el consumo de energía y el incremento de presión asociados a la bomba de líquido son despreciables. El subenfrimiento del líquido en el condensador es nulo.


Problema)2) Para el diseño de una instalación frigorífica industrial con R-134a, se estima la temperatura de evaporación necesaria igual a 5ºC, un subenfrimiento del líquido de 5ºC y un sobrecalentamiento del vapor de 10ºC. Del catálogo del compresor semihermético alternativo que hemos seleccionado puede obtenerse que el desplazamiento volumétrico del compresor a 50 Hz es de 360 m³/h y que la potencia frigorífica y potencia de compresión para una temperatura de evaporación de 5ºC (con subenfriamiento de 5ºC y sobrecalentamiento de 10ºC) tienen la siguiente expresión:

Qf kW[ ] = 0,265Tc2 − 29,3Tc + 950,9Wc kW[ ] = −0,025Tc

2 + 3,3Tc − 59,9

El condensador seleccionado es el modelo VCN-258 que puede encontrarse en el siguiente catálogo de condensadores de aire:

Tabla%2.%Datos%técnicos%para%diferentes%modelos%de%condensadores%de%aire.%%Nota:%Elegir%la%conexión%en%triángulo,%Δt%=%temperatura%de%condensación%–%temperatura%aire%exterior.%%

A. Calcular la efectividad y el coeficiente global de transferencia del condensador (U).

B. Si la temperatura del aire exterior es de 33ºC, calcular la temperatura de condensación, el rendimiento volumétrico, el rendimiento isentrópico y COP.

!"#$%&%'()*+,-'%,(.#)*/0$'"$-",%*0$1234,-)&5*67*#2,3%89*:%$;%#)4%,-)<*=>?@,2"A)B=?BC?CB=B5*DE'-$)*=*1"*F

Cuestión 1El aire de entrada a un evaporador de amoniaco se encuentra en las siguientes condiciones:Temperatura seca 20ºC, temperatura húmeda 15ºC. La presión manométrica de evaporación es 414,9kPa. Si se desea sacar el aire a 10ºC de temperatura seca, Calcular cuales serian las máxima y mínimashumedades posibles del aire de salida, y las energías frigoríficas sensibles, latentes y totales por kg deaire seco en ambos casos.

Cuestión 2La presión manométrica a la entrada a un evaporador de R-134a es 260,9 kPa. El refrigerante pierde47,4 kPa de presión debido al rozamiento en su paso por el evaporador. A la entrada al evaporadorencontramos una válvula de expansión que hace que el gas salga del mismo a 15ºC.

Si esa misma válvula la ecualizamos externamente. ¿Cual sería la nuevas condiciones del gas desalida?, ¿Cómo ha cambiado el sobrecalentamiento con el que opera el evaporador?

Tiempo: 45 min

!"#$%&%'()*+,-'%,(.#)*/0$'"$-",%*0$1234,-)&5*67*#2,3%89*:%$;%#)4%,-)<*=>?@,2"A)B=?BC?CB=B5*DE'-$)*C*1"*F

Problema 1La figura inferior representa el esquema de una instalación de refrigeración en cascada con dosevaporadores.

El ciclo de baja presión opera con amoniaco. El evaporador de baja produce una potencia frigorífica de50 kW a una temperatura de evaporación de -30°C y el sobrecalentamiento del vapor a la salida delmismo es nulo. El compresor de baja tiene un rendimiento isentrópico estimado en 0,7. El ciclo de altapresión opera con R-134a. El evaporador de alta produce una potencia frigorífica de 30 kW a unatemperatura de evaporación de 10°C y está alimentado por una válvula de expansión termostática de6°C. El condensador del ciclo de alta evacua una potencia de 118 kW, con una temperatura decondensación de 40°C y con un subenfriamiento del líquido nulo.

Las temperaturas de cambio de fase del amoniaco y del R-134a en el intercambiador intermedio son de10°C y 0°C respectivamente, y en el punto 3b el refrigerante se encuentra a 5°C. Se pide:

A. Dibujar los diagramas p-h de los ciclos de alta y de baja colocando sobre ellos cada uno de lospuntos del esquema.

B. Calcular la potencia térmica intercambiada entre ambos ciclos.

C. Calcular las potencias consumidas por ambos compresores y el COP de la instalación.

Tiempo: 75 min

2a 3a

1a7a 4a

5a8a

6a

1b1b

2b

3b

4b

!"#$%&%'()*+,-'%,(.#)*/0$'"$-",%*0$1234,-)&5*67*#2,3%89*:%$;%#)4%,-)<*=>?@,2"A)B=?BC?CB=B5*DE'-$)*F*1"*F

Problema 2Para calentar una corriente de 2.000 m3/h de aire desde 20ºC a 35ºC se utilizan dos métodos diferentes:

! Una resistencia eléctrica

! Una bomba de calor de R-134a. Cuando esta produce este calentamiento las temperaturas deevaporación y condensación son 0ºC y 40ºC respectivamente, el consumo eléctrico de la bombade calor es de 2 kW y opera con una válvula de expansión termostática de 5ºC y sinsubenfriamiento del líquido, el desplazamiento volumétrico del compresor es 0,0048 m3/s.

A. Calcular el ahorro de energía eléctrica al usar la bomba de calor. Obtener también elrendimiento volumétrico e isentrópico con los que opera.

B. En el caso de que la temperatura del aire a la entrada aumentara a 30ºC, manteniéndose lamisma temperatura de evaporación, la potencia calorífica y el rendimiento volumétrico de labomba de calor descienden 5% . ¿Cual sería el ahorro de energía eléctrica entre ambosequipos?, ¿Y la nueva temperatura de condensación?

Tiempo: 90 min

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Examen TF II 02022007jfc.us.es/DESCARGAS/TF_GITI/COLECCION EXAMENES 2016.pdf · En un evaporador de R-22 alimentado por una válvula de expansión termostática se mide una ... que