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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
7/25/2019 Prácticas 3 y 4
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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:
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Termodinámica técnica y transmisión de calor 3
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
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Termodinámica técnica y transmisión de calor 4
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.
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Termodinámica técnica y transmisión de calor 5
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.
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Termodinámica técnica y transmisión de calor 6
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.
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Termodinámica técnica y transmisión de calor 7
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.