CAPÍTULO
10
Ciclos de
refrigeración
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FIGURA 10-1
El objetivo de
un refrigerador
es eliminar
calor (QL) del
medio frío; el
de una bomba
de calor,
suministrarlo
(QH) a un
medio
caliente.
Casa
CALIENTE
Medio
CALIENTE
QH
QL = salida deseada
Wneto, en = entrada requerida
QL = salida deseada
10-1
Wneto, en = entrada requerida
QL
Espacio
refrigerado
FRÍO
Medio
FRÍO
a) Refrigerador
b) Bomba de calor
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FIGURA 10-2
Esquema de
un refrigerador
de Carnot y
diagrama T-s
del ciclo
inverso de
Carnot.
Medio CALIENTE a Tu
Tu
Condensador
Turbina
Compresor
Evaporador
Medio FRÍO a TL
10-2
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FIGURA 10-3
Esquema y diagrama T-s para el ciclo
ideal de refrigeración por compresión
de vapor.
Medio
CALIENTE
Líquido
saturado
Condensador
Válvula de
expansión
Compresor
en
en
Evaporador
Vapor saturado
10-3
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FIGURA 10-4
Refrigerador doméstico
típico.
Serpentines
del evaporador
Compartimiento
congelador
Tubo capilar
Aire de la cocina
25°C
Serpentines
del condensador
10-4
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FIGURA 10-5
Diagrama P-h
de un ciclo
ideal de
refrigeración
por
compresión
de vapor.
en
10-5
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FIGURA 10-7
Esquema y diagrama T-s
para el ciclo real de
refrigeración por
compresión de vapor.
Medio
CALIENTE
Condensador
Válvula
de expansión
en
Compresor
Evaporador
Espacio
refrigerado FRÍO
10-6
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FIGURA 10-9
Una bomba de
calor puede
usarse para
calentar una
casa en el
invierno y para
enfriarla en el
verano.
Operación de la bomba de calor – Modo calentamiento
Serpentín exterior
Válvula de inversión
Serpentín interior
Ventilador
Ventilador
Válvula
de expansión
Compresor
Líquido de alta presión
Líquido-vapor de baja presión
Vapor de baja presión
Vapor de alta presión
Operación de la bomba de calor – Modo enfriamiento
Serpentín exterior
Válvula de inversión
Serpentín interior
Ventilador
Ventilador
Compresor
10-7
Válvula
de expansión
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FIGURA 10-10
Sistema de refrigeración de
dos tiempos en cascada con
el mismo refrigerante en
ambas etapas.
Medio
CALIENTE
Condensador
Válvula de
expansión
Compresor
Disminución
en el trabajo
del compresor
Intercambiador de calor
Evaporador
Calor
Condensador
Válvula de
expansión
Compresor
Evaporador
Espacio refrigerado
FRÍO
10-8
Incremento en
la capacidad de
refrigeración
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FIGURA 10-12
Sistema de refrigeración por
compresión de dos etapas con cámara
intermitente.
Medio
CALIENTE
Condensador
Válvula de
expansión
Compresor de
alta presión
Cámara de
evaporación
Válvula de
expansión
Compresor de
baja presión
Evaporador
Espacio refrigerado
FRÍO
10-9
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FIGURA 10-14
Esquema y diagrama T-s para
un refrigerador-congelador
con un compresor.
Aire de la cocina
Condensador
Válvula de
expansión
Refrigerador
Compresor
Válvula de
expansión
Congelador
(Trayectoria alterna)
10-10
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FIGURA 10-15
Sistema Linde-Hampson
para licuefacción
de gases.
Intercambiador
de calor
Compresor de
etapas múltiples
Gas compuesto
Regenerador
Vapor
recirculado
Líquido extraído
10-11
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FIGURA 10-16
Ciclo simple de
refrigeración por gas.
Medio
CALIENTE
Intercambiador
de calor
neto, en
Turbina
Compresor
Intercambiador
de calor
Espacio refrigerado
FRÍO
10-12
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FIGURA 10-17
Ciclo inverso
de Carnot que
produce más
refrigeración
(área bajo B1)
con menor
entrada de
trabajo (área
1A3B).
Ciclo de
refrigeración
de gas
Ciclo de
Carnor
invertido
10-13
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FIGURA 10-18
Sistema de
enfriamiento de ciclo
abierto de una
aeronave.
Intercambiador
de calor
neto, en
Turbina
10-14
Salida de
aire frío
Compresor
Entrada de
aire caliente
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FIGURA 10-19
Ciclo de refrigeración
por gas con
regeneración.
Espacio refrigerado
FRÍO
Regenerador
Intercambiador
de calor
Intercambiador
de calor
Medio
CALIENTE
Turbina
Compresor
neto, en
10-15
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FIGURA 10-21
Ciclo de
refrigeración
por
absorción de
amoniaco.
Medio
CALIENTE
Energía
solar
Rectificador
NH3 puro
Generador
Condensador
Regenerador
Válvula de
expansión
Absorbedor
Evaporador
Válvula de
expansión
NH3 puro
Wbomba
Bomba
Espacio refrigerado
FRÍO
10-16
Agua de
enfriamiento
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FIGURA 10-22
Determinación del
máximo COP de un
sistema de
refrigeración por
absorción.
Fuente
TS
Motor
de calor
reversible
T0
ambiente
10-17
rev, absorción
Ambiente
T0
Refrigerador
reversible
TL
espacio refrigerado
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FIGURA 10-23
Cuando se calienta una de
las uniones de dos
metales diferentes fluye
una corriente I a través del
circuito cerrado.
10-18
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FIGURA 10-24
Cuando se rompe un
circuito termoeléctrico se
genera una diferencia de
potencial.
10-19
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FIGURA 10-25
Esquema de un generador
de potencia termoeléctrico
simple.
Fuente de alta temperatura
TH
Unión caliente
neto
Unión fría
Sumidero de baja temperatura
TL
10-20
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FIGURA 10-26
Generador termoeléctrico
de potencia.
FUENTE
Placa caliente
Placa fría
Sumidero
neto
10-21
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FIGURA 10-27
La unión de dos metales
distintos se enfría cuando
una corriente pasa por
ella.
Calor
rechazado
10-22
Calor
absorbido
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FIGURA 10-28
Refrigerador
termoeléctrico.
Medio
CALIENTE
Placa caliente
Placa fría
Espacio
refrigerado
10-23
Descargar

a un medio caliente.