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E.T.S.I. industriales de Madrid
Catedra de termodinámica
Bomba de calor
Madrid, mayo de 1.998
1.1 Determinación de la potencia de entrada, calor producido y eficiencia de la bomba de calor para:
- Evaporador de agua
- Evaporador de aire
Calcularemos previamente la constante C que dará los Julios consumidos para que se realice una revolución:
C = 3,6·106 J/166,66 rev = 21.600 J/rev
Se selecciona un caudal del 50 % en el condensador, y se toman las siguientes medidas:
| Agua | Aire | |
| T (s/rev) t9 (°C) t7 (°C) mc (g/s) | 29,9 50,05 16,6 10 | 30,6 50,05 16 10 |
Sabemos, además, que:
Cp = 4,180 (J/g·°C)
Con estos datos determinaremos los valores característicos de los dos tipos de evaporadores.
Evaporador de agua
Potencia de entrada:
W = C(J/rev)/(s/rev) = 21.600/29,9 = 722,4 w
Calor producido
Q = mc(g/s)·Cp(J/g·°C)·(t9 - t1)·(°C) = 10·4,180·(50,05 - 16,6) = 1.398,6 w
Eficiencia.
ε = Q/W = 1.398,6/722,4 = 1.936
Evaporador de aire
Potencia de entrada:
W = C(J/rev)/(s/rev) = 21.600/30,6 = 705,88 w
Calor producido
Q = mc(g/s)·Cp(J/g·°C)·(t9 - t1)·(°C) = 10·4,180·(50,05 - 16,6) = 1.423,29 w
Eficiencia.
ε = Q/W = 1.423,29/705,88 = 2,016
1.2 Representación de las curvas de eficiencia y calor producido para diferentes temperaturas de salida del agua del condensador (t9):
Para realizar los cálculos utilizaremos el evaporador de aire (ta ≈ constante), e iremos reduciendo el caudal en el condensador sucesivamente.
Obtenemos las siguientes medidas:
| 100 % | 75 % | 50 % | 25 % | |
| T (s/rev) t9 (°C) t7 (°C) mc (g/s) | 36,9 35 16 20 | 34,2 40 16,4 15 | 30,4 50 16,8 10 | 28,8 57 17,8 5 |
100 %
W = C(J/rev)/(s/rev) = 21.600/36,9 = 585,36 w
Q = mc·Cp·(t9 - t1) = 20·4,180·(35 - 16) = 1.588,4 w
ε = Q/W = 1.588,4/585,36 = 2,714
75 %
W = C(J/rev)/(s/rev) = 21.600/34,2 = 631,58 w
Q = mc·Cp·(t9 - t1) = 15·4,180·(40 - 16,4) = 1.479,72 w
ε = Q/W = 1.479,72/631,58 = 2,343
50 %
W = C(J/rev)/(s/rev) = 21.600/30,4 = 710,53 w
Q = mc·Cp·(t9 - t1) = 10·4,180,(50 - 16,8) = 1.387,76 w
ε = Q/W = 1.387,76/710,53 = 1,653
25 %
W = C(J/rev)/(s/rev) = 21.600/28,8 = 750 w
Q = mc·Cp·(t9 - t1) = 5·4,180·(57 - 17,8) = 819,28 w
ε = Q/W = 819,28/750 = 1,092
A continuación representamos la gráfica Q - t9:
| Q | t9 |
| 1.588,40 1.479,72 1.387,76 819,28 | 35 40 50 57 |
Y la gráfica ε - t9:
| ε | t9 |
| 2,714 2,343 1,953 1,092 | 35 40 50 57 |
1.3 Representación de un ciclo real en los diagramas ph y t-s:
Ajustamos el caudal del condensador al 50 %, y seleccionamos el evaporador de aire (ta ≈ constante).
Tomamos los siguientes datos:
P atmosférica = 694 mm Hg
P1 = 280 kN/m²
P2 = P3 = 1.100 kN/m²
t1 = 12 °C
t2 = 66 °C
t3 = 43,5 °C
t4 = 8,5 °C
Y las presiones absolutas que se representan en los diagramas:
Pabsoluta = Pmanométrica + Patmosférica
Pabsoluta-1 = P1 + Patmosférica = 280 kN/m² + 694 mm Hg = 0,372526 MN/m²
Pabsoluta-2 = P2 + Patmosférica = 1.100 kN/m² + 694 mm Hg = 1,192526 MN/m²
Autor: Sin datos
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)