Ciclo frigorifero

ESERCITAZIONE DI LABORATORIO

Pressione atmosferica mbarp = 993atm

Pressione relativa di evaporazione del fluido frigorigeno barp = 2,31,rel

Temperatura del fluido frigorigeno in ingresso nel compressore °Ct = 101

Pressione relativa di condensazione del fluido frigorigeno barp = 6,32,rel

Temperatura del fluido frigorigeno in uscita dal compressore °Ct = 592

Portata di acqua nel condensatore kg/hG =cond280

Temperatura dell'acqua in ingresso al condensatore °Ct =cond,i16,8

Temperatura dell'acqua in uscita dal condensatore °Ct =cond,u22,4

Temperatura dell'acqua in ingresso all'evaporatore °Ct =evap,i13,2

Temperatura dell'acqua in uscita dall'evaporatore °Ct =evap,u11,4

Potenza elettrica ceduta al motore del compressore volumetrico kWW =el,c0,39

RELAZIONE DI LABORATORIO - CICLOFRIGORIFERO

CAPISALDI DEL CICLO TERMODINAMICO

Pressio Temperatu Entalpia Entropia Titolo

Pun ne ra specific specifica delto assoluta °C a kJ/kg kJ/(kg

K) vapo3,293 10 403,00 1,7401 -7,193 59 440,00 1,8102 -7,193 418,00 1,7402 - -is 7,193 27,7 238,5363 - -3,293 3,3 238,536 0,1734 -RISULTATI  = 0,405Rendimento isoentropico di compressione is,cPortata di acqua nel condensatore kg/sG = 7,77∙10-2condPortata di fluido frigorigeno R134a kg/sG R134a=9,05∙10-3 = -1820Potenza termica ceduta dall’R134a nel condensatore W1Portata di acqua nell’evaporatore kg/sG = 5,06evap = 1488Potenza termica ricevuta dall’R134a nell’evaporatore W2Potenza di compressione W = 332 Wc = 4,44Efficienza frigorifera del ciclo F ’ = 3,8Efficienza frigorifera dell’impianto F* t =19,6 °CTemperatura convenzionale ambiente esterno eTemperatura convenzionale ambiente da mantenere t =12,3 °Ca†freddo* Questa temperatura può essere approssimata dalla media aritmetica dell’acqua in ingresso euscita dal condensatore.† Questa temperatura può essere approssimata dalla mediadell'acqua in ingresso e uscita dall'evaporatore.

RELAZIONE DI LABORATORIO - CICLO FRIGORIFERO

Esercitazione di Laboratorio

Ciclo Frigorifero

Lo scopo di questa esercitazione è di analizzare un impianto frigorifero costituito da un compressore, un evaporatore, una valvola di laminazione e un condensatore, come mostrato nello schema seguente:

IPOTESI PER COSTRUIRE IL CICLO:

1. Trasformazioni di scambio termico isobare
2. Trafilamento isoentalpico nella valvola di laminazione
3. Compressione adiabatica
4. Variazione di pressione nei condotti trascurabile

RELAZIONE DI LABORATORIO - CICLO FRIGORIFERO

Calcolo dei Capisaldi

Punto 1:

Il punto 1, dove inizia la compressione, si trova subito fuori dalla curva limite superiore, per evitare di introdurre una fase liquida all'interno del compressore con conseguenti danni. Conoscendo pressione e temperatura del primo caposaldo si possono ricavare dal grafico p-h del refrigerante R134a i valori di entalpia specifica ed entropia.

specifica: p = p + p = 3,293 bar

1 rel atmt = 10°C

1h = 403 kJ/kg

1s = 1,74 kJ/(kg*K)

1Punto 2: Il punto 2 rappresenta il punto di fine compressione, si trova anch'esso oltre la curva limite superiore e quindi sempre dal grafico si possono ricavare i seguenti valori, conoscendo la pressione e la temperatura:

p = p + p = 7,193 bar

2 rel atmt = 59°C

2h = 440 kJ/kg

2s = 1,81 kJ/(kg*K)

2Punto 3: Il punto 3 rappresenta la fine della condensazione, in cui il refrigerante allo stato liquido, ha appena lasciato il condensatore. In questo caso si suppone di trovarsi sulla curva limite inferiore. Si ottengono le seguenti variabili di stato dalla lettura del grafico e utilizzando le tabelle del refrigerante:

p = p = 7,193 bar

3t = 27,7°C

3h = 238,54 kJ/kg

3s = 0,332 kJ/(kg*K)

3Punto 4: Il fluido giunge al punto 4 dal punto 3 attraverso la valvola di laminazione fino a tornare alla pressione di partenza. Questo punto si trova all'interno della curva limite.

Quindi per ricavarne i valori delle funzioni di stato bisogna ipotizzare che il processo di laminazione tra i punti 3 e 4 sia isoentalpico, ovvero che h = h₄ - h₃. Conoscendo il valore dell'entalpia specifica e interpolando dalle tabelle i valori dell'entalpia di liquido saturo e vapore saturo, si può ricavare il titolo con la seguente formula: h₄ - h₃ = h_l - h_v * x = h₃ - h₄ = 238,54 kJ/kg, h₄ = 204,478 kJ/kg, h_l = 400,049 kJ/kg, x = 0,173. Una volta ricavato il titolo, conoscendo la pressione (p₄ = p₃ = 3,293 bar) e di conseguenza la temperatura (t = 3,3°C), ottenuta tramite interpolazione, possiamo calcolare l'entropia specifica come segue: s = (1 - x) * s_l + x * s_v. Trovando il seguente valore di entropia specifica: s = 0,34 kJ/(kg*K).