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Laboratorio nº 5 carta psicrometrica
- 1. Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org “USO DEL DIAGRAMA MOLLIER CON EL USO DEL SOFTWARE TERMOGRAF” Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Laboratorio de Aire acondicionado Y Ventilación CarlosJaramillo Anibal Vigil Nombre: Juan Aguilar Cédula: 9-756-1027 e-mail: juan.aguilar2@utp.ac.pa Nombre: Joshua Jaworski Cédula: 8-890-2351 e-mail: joshua.jaworski@utp.ac.pa Nombre: César Guerra Cédula: 9-751-1885 e-mail: cesar.guerra2@utp.ac.pa Nombre: Ricauter Martínez Cédula: 6-723-50 e-mail: ricauter.martinez@utp.ac.pa Introducción Se usará el programa termograf y el diagrama de Mollier para determinar los valores de sistemas reales de aire acondicionado utilizando diferentes refrigerantes para así saber su comportamiento en dicho sistema. Objetivo ❖ Identificar en un diagrama de Mollier presión frente a entalpía de un fluido refrigerante. ❖ Obtener la evolución de las propiedades termodinámicas de un fluido refrigerante a lo largo de un circuito simple de refrigeración. ❖ Aplicar los conocimientos aprendidos sobre el diagrama Mollier en el software Termograf V5.7 Marco teórico El diagrama P-h o diagrama de Mollier para presión entalpía es la representación en una carta semilogarítmica en el plano Presión/entalpía de los estados posibles de un fluido, en especial para gases refrigerantes. En esta se trazan y se suelen estudiar los distintos sistemas frigoríficos de refrigeración por compresión. Los diagramas de Mollier presión-entalpía permiten determinar las propiedades termodinámicas más importantes del fluido en los procesos de cambio de estado por debajo del punto crítico, donde las curvas de saturación indican la predisposición del fluido para cambiar de estado, dependientes de la temperatura y la presión. La entalpía indica la cantidad de energía necesaria para el cambio de estado, la entropía indica la irreversibilidad de dicha transformación, el volumen específico los procesos expansivos de la transformación y por último el título o fracción másica de gas nos indica la proporción de fluido que ha cambiado de estado. Una aplicación para los diagramas de Mollier presión- entalpía es el circuito mecánico de refrigeración, el cual está basado en el ciclo inverso de Carnot para sistemas no ideales.
- 2. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org En resumen, se puede utilizar el diagrama P-h, para ciclos ideales de compresión de vapor, como para ciclos no ideales (reales). Procedimiento ❖ Determinar las propiedades termodinámicas que se muestran en la tabla N°1, mediante el diagrama p-h el ciclo de una instalación frigorífica que trabaja con R-134A, el cual opera en un ciclo real de refrigeración por compresión de vapor cuya presión a la entrada del compresor es de 0.12 MPa y a la salida es de 0.7 MPa. Emplearemos el diagrama de Mollier para el R-134 que el software Termograf nos brinda para estudiar el caso planteado. ❖ Calcule el calor rechazado del espacio refrigerado, la entrada de potencia al compresor, y el COP del refrigerante. El flujo másico del ciclo es de 0.05 kg/s. ❖ Repita los 2 primeros pasos, tomando en consideración un ciclo real que a la entrada del compresor la Temperatura es de -10°C, mientras que a la salida la temperatura es de 60°C. El refrigerante se enfría en el condensador a 26 °C y 0.72 MPa, y se estrangula a 0.15 MPa. Descarte toda posibilidad de transferencia de calor y caída de presión en las líneas de conexión entre los componentes. ❖ Repita los 3 procedimientos previos con los refrigerantes R-410, y R-C318. Desarrollo 1. Refrigerante R134a Figura 1 datos a la salida del compresor Figura 2 datos Est3 para entrada al compresor
- 3. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org Figura 3 datos a la salida del condensador Figura 4 datos en el punto de estrangulamiento Figura 5 diagrama de Mollier par R-134a
- 4. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org Estado P(Mpa) T°C h(Kj/Kg) S(Kj/Kg°C) Entrada al compresor 0.12 -10 244.7 0.9773 Salidadel compresor 0.7 60 296 1.0167 Condensador 0.72 26 86.17 0.3227 estrangulamiento 0.15 -17.12 81.43 0.3227 𝑄̇𝐿 = 𝑚 ̇ (ℎ1 − ℎ4) = 0.05 𝑘𝑔 𝑠 (244.7 − 81.43) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 = 8.16𝑊 ̇ ̇ 𝑊 ̇𝑒𝑛𝑡 = 𝑚 ̇ (ℎ2 − ℎ1) = 0.05 𝑘𝑔 𝑠 (296 − 244.7) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 = 2.57𝑊 ̇
- 5. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org 𝐶𝑂𝑃𝑅 = 𝑄̇ 𝐿 𝑊 ̇𝑒𝑛𝑡 = 8.16 2.57 = 3.17 2. Refrigerante R-C318 ajustado Datos de termograf Para la salida del compresor: Para la entrada del compresor: Para la salida del condensador:
- 6. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org Para el estrangulamiento: Diagrama de mollier obtenido:
- 7. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org Tabla con los datos obtenidos del diagrama de mollier De los valores obtenidos, se calcula lo siguiente: Calor rechazado del espacio refrigerado: 𝑄̇𝐿 = 𝑚 ̇ (ℎ1 − ℎ4) = 0.05 𝑘𝑔 𝑠 ∗ (140.429 − 49.7) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 = 4.54 𝑊 Entrada de potencia al compresor: 𝑊 ̇𝑒𝑛𝑡 = 𝑚 ̇ (ℎ2 − ℎ1) = 0.05 𝑘𝑔 𝑠 (178.26 − 140.429) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 = 1.89 𝑊 ̇ COP del refrigerante: 𝐶𝑂𝑃 = 𝑄̇𝐿 𝑊 ̇𝑒𝑛𝑡 = 4.54 𝑊 1.89 𝑊 = 2.4 Refrigerante R-C318 con datos del laboratorio Datos de termograf Para la salida del compresor: Estado P (Mpa) T (°C) H (kJ/kg) S (kJ/kg.°C) Entrada al compresor 0.12 4 140.429 0.52027 Salida del compresor 0.7 60 178.26 0.57954 Condensador 0.72 26 50.9099 0.18423 Estrangulamiento 0.15 4 49.7007 0.18423
- 8. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org Para la entrada del compresor: Para la salida del condensador: Para el estrangulamiento:
- 9. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org Diagrama de mollier obtenido: Tabla con los datos obtenidos del diagrama de mollier. De los valores obtenidos, se calcula lo siguiente: Calor rechazado del espacio refrigerado: 𝑄̇𝐿 = 𝑚 ̇ (ℎ1 − ℎ4) = 0.05 𝑘𝑔 𝑠 ∗ (12.70 − 49.7) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 = −1.85𝑊 Entrada de potencia al compresor: 𝑊 ̇𝑒𝑛𝑡 = 𝑚 ̇ (ℎ2 − ℎ1) = 0.05 𝑘𝑔 𝑠 (178.26 − 12.70) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 = 8.3 𝑊 ̇ Estado P (Mpa) T (°C) H (kJ/kg) S (kJ/kg.°C) Entrada al compresor 0.12 -10 12.7002 0.04938 Salida del compresor 0.7 60 178.26 0.57954 Condensador 0.72 26 50.9099 0.18423 Estrangulamiento 0.15 4 49.7007 0.18423
- 10. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org COP del refrigerante: 𝐶𝑂𝑃 = 𝑄̇𝐿 𝑊 ̇𝑒𝑛𝑡 = −1.85 𝑊 8.3 𝑊 = −0.2229 3. Refrigerante R410A (se utilizasoloel diagramade Mollieryaque Termograf notiene lascurvaspara este refrigerante) CicloReal ajustado: Estado P (MPa) T (C) h (kJ/kg) S (kJ/kgK) Entrada al compressor(1) 0.12 -48 404 1.92 Salidadel compressor(2) 0.70 23 450 1.92 Condensador(3) 0.70 -4 195 0.97 Estrangulamiento(4) 0.12 -48 190 0.97 De losvalorestabuladosobtenidosdel diagramade Mollier,se puede calcularlosiguiente: Calorrechazadodel espaciorefrigerado=𝑚 ̇ (ℎ1 − ℎ4) = ( 0.05𝑘𝑔 𝑠 )( 404𝑘𝐽 𝑘𝑔 − 190𝑘𝐽 𝑘𝑔 ) = 10.7 𝑘𝑊 Entrada de potenciaal compresor= 𝑚 ̇ (ℎ2 − ℎ1) = ( 0.05𝑘𝑔 𝑠 ) ( 450𝑘𝐽 𝑘𝑔 − 404𝑘𝐽 𝑘𝑔 ) = 2.3 𝑘𝑊 COPdel refrigerante =CalorRechazado/ Potenciacompresor=4.65
- 11. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org CicloReal: Estado P (MPa) T (C) h (kJ/kg) S (kJ/kgK) Entrada al compressor(1) 0.15 -10 432 2.03 Salidadel compressor(2) 0.72 60 485 2.03 Condensador(3) 0.72 26 450 1.92 Estrangulamiento(4) 0.15 -40 408 1.92 De losvalorestabuladosobtenidosdel diagramade Mollier,se puede calcularlosiguiente: Calorrechazadodel espaciorefrigerado=𝑚 ̇ (ℎ1 − ℎ4) = ( 0.05𝑘𝑔 𝑠 )( 432𝑘𝐽 𝑘𝑔 − 408𝑘𝐽 𝑘𝑔 ) = 1.2 𝑘𝑊 Entrada de potenciaal compresor= 𝑚 ̇ (ℎ2 − ℎ1) = ( 0.05𝑘𝑔 𝑠 ) ( 485𝑘𝐽 𝑘𝑔 − 432𝑘𝐽 𝑘𝑔 ) = 2.7 𝑘𝑊 COPdel refrigerante =CalorRechazado/ Potenciacompresor=0.45
- 12. Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Licenciatura en Ingeniería Mecánica Instrumentación y Control CarlosJaramillo Anibal Vigil Copyright Alexis TejedorDe León, PhD– see:http://www.alexistejedor.org Conclusiones Como resultado podemos observar que eluso deldiagrama de Mollier nos ayuda a saber los puntos de operación de nuestro sistema y así evaluar si se está comportando de manera correcta o no y así hacer correcciones tanto en diseñocomo en el mantenimiento.