E.T.S.I. INDUSTRIALES DE MADRID
CATEDRA DE TERMODINAMICA
BOMBA DE CALOR
Madrid, mayo de 1998
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) = 21600/29,9 = 722,4 w
- Calor producido
Q = mc(g/s).Cp(J/g.°C).(t9 - t1)(°C) = 10.4,180.(50,05 - 16,6) = 1398,6 w
- Eficiencia
ε = Q /W = 1398,6/722,4 = 1.936
Evaporador de aire
- Potencia de entrada:
W = C(J / rev)/(s / rev) = 21600/30,6 = 705,88 w
- Calor producido
Q = mc(g/s).Cp(J/g.°C).(t9 - t1)(°C) = 10.4,180.(50,05 - 16,6) = 1423,29 w
- Eficiencia
ε = Q /W = 1423,29/705,88 = 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) = 21600/36,9 = 585,36 w
Q = mc.Cp.(t9 - t1) = 20.4,180.(35 - 16) = 1588,4 w
ε = Q /W = 1588,4/585,36 = 2,714
75%
W = C(J / rev)/(s / rev) = 21600/34,2 = 631,58 w
Q = mc.Cp.(t9 - t1) = 15.4,180.(40 - 16,4) = 1479,72 w
ε = Q /W = 1479,72/631,58 = 2,343
50%
W = C(J / rev)/(s / rev) = 21600/30,4 = 710,53 w
Q = mc.Cp.(t9 - t1) = 10.4,180,(50 - 16,8) = 1387,76 w
ε = Q /W = 1387,76/710,53 = 1,653
25%
W = C(J / rev)/(s / rev) = 21600/28,8 = 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 |
1588,40 1479,72 1387,76 819,28 |
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 p hy 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:
P absoluta = P manométrica + P atmosférica
P absoluta1 = P1 + P atmosférica = 280 kN/m² + 694 mm Hg = 0,372526 MN/m²
P absoluta2 = P2 + P atmosférica = 1.100 kN/m² + 694 mm Hg = 1,192526 MN/m²
Autor: Anónimo
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