> restart:#"m18_p50"

El equipo de aire acondicionado de un coche, toma 2 kW de potencia del motor. Suponiendo que funciona con R134a con temperaturas de cambio de fase de 0 ºC y 60 ºC, que el rendimiento del compresor es del 70%, y que el salto mínimo en los cambiadores es de 10 ºC, se pide:

a) Esquema de la instalación, y del ciclo de refrigeración, indicando presiones y temperaturas de trabajo.

b) Temperatura máxima del fluido de trabajo.

c) Gasto de refrigerante.

d) Capacidad de refrigeración.

e) Rendimiento energético (COP).

Datos:

> read"../therm_eq.m":read"../therm_proc.m":with(therm_proc):with(RealDomain):

> su1:="CF3CH2F":dat:=[Wdot=2e3*W_,T1=(0+273.15)*K_,T3=(60+273.15)*K_,eta[C]=0.7,DT=10*K_];

[Wdot = `+`(`*`(0.2e4, `*`(W_))), T1 = `+`(`*`(273.15, `*`(K_))), T3 = `+`(`*`(333.15, `*`(K_))), eta[C] = .7, DT = `+`(`*`(10, `*`(K_)))]

> dat:=op(dat),get_gas_data(su1),get_liq_data(su1),Const,SI2,SI1:get_pv_data(su1):

Image

a) Esquema de la instalación, y del ciclo de refrigeración, indicando presiones y temperaturas de trabajo.

> p1=p[v](T1);p1_:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T1))));p2=p[v](T3);p2_:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T3))));

p1 = p[v](T1)
`+`(`*`(295382.35876896174674, `*`(Pa_)))
p2 = p[v](T3)
`+`(`*`(1689340.2920756890618, `*`(Pa_)))

i.e. como ya nos dan las temperaturas de cambio de fase (273 K y 333 K), las presiones de trabajo serán (por Antoine) 0,3 MPa y 1,7 MPa.

b) Temperatura máxima del fluido de trabajo.

> ;T2:=T1*(1+((p2/p1)^((gamma-1)/gamma)-1)/eta[C]);T2_:=subs(p1=p1_,p2=p2_,dat,%);'T2_'=TKC(%);;

`*`(T1, `*`(`+`(1, `/`(`*`(`+`(`^`(`/`(`*`(p2), `*`(p1)), `/`(`*`(`+`(gamma, `-`(1))), `*`(gamma))), `-`(1))), `*`(eta[C])))))
`+`(`*`(345.09458837906555288, `*`(K_)))
T2_ = `+`(`*`(71.94458837906555288, `*`(`C`)))

La temperatura máxima del ciclo es de 345 K (72 ºC).

c) Gasto de refrigerante.

> eqC:=Wdot='mdot*c[p]*(T2-T1)';c[p]=subs(dat,c[p]);mdot_:=subs(dat,Wdot/(c[p]*(T2_-T1)));

Wdot = `*`(mdot, `*`(c[p], `*`(`+`(T2, `-`(T1)))))
c[p] = `+`(`/`(`*`(840., `*`(J_)), `*`(kg_, `*`(K_))))
`+`(`/`(`*`(0.33094252599062625722e-1, `*`(kg_)), `*`(s_)))

i.e. ha de circular un gasto de R134a de 0,033 kg/s.

d) Capacidad de refrigeración.

Con el modelo de sustancia perfecta y entalpía de referencia nula para el líquido en el punto triple:

> eqR:=QRdot=mdot*(h1-h4);hv=hv(T);hl=hl(T);h4=h3;h1_:=subs(dat,T=T1,dat,hv(T));h3_:=subs(dat,T=T3,dat,hl(T));QRdot_:=subs(dat,mdot_*(h1_-h3_));

QRdot = `*`(mdot, `*`(`+`(h1, `-`(h4))))
hv = `+`(`*`(c, `*`(`+`(T[b], `-`(T[f])))), h[lv0], `*`(c[p], `*`(`+`(T, `-`(T[b])))))
hl = `*`(c, `*`(`+`(T, `-`(T[f]))))
h4 = h3
`+`(`/`(`*`(327966.00, `*`(J_)), `*`(kg_)))
`+`(`/`(`*`(202995.00, `*`(J_)), `*`(kg_)))
`+`(`*`(4135.8218415574553991, `*`(W_)))

i.e. el aparato extrae 4,1 kW del aire de cabina.

e) Rendimiento energético (COP).

> eqCOP:=eta=QRdot/Wdot;eqCOP_:=subs(dat,QRdot_/Wdot);

eta = `/`(`*`(QRdot), `*`(Wdot))
2.0679109207787276996

i.e. la eficiencia es 2,1.

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