REFRIGERAZIONE
Esempio 3
Un compressore semiermetico fornisce una capacità frigorifera pari a 30kW utilizzando , come refrigerante , R-134a , alle condizioni di :
• temperatura di evaporazione pari a -12 ° C ,
• temperatura di condensazione pari a + 45 ° C ,
• temperatura del gas in aspirazione al compressore di 20 ° C
• sottoraffreddamento del liquido pari a 0 K ovvero alle condizioni standard della norma EN 12900 L ’ applicazione prevede , però , una temperatura del gas , al rubinetto di aspirazione , pari a 0 ° C ottenuta con 5 K di surriscaldamento all ’ interno dell ’ evaporatore , mentre il restante calore scambiato è dovuto allo scambio termico tra refrigerante ed ambiente circostante ; infine il sottoraffreddamento sarà pari a 5 K . Determinare la nuova capacità frigorifera del compressore e quella dell ’ evaporatore :
Correzione della portata di massa La temperatura del gas in ingresso al compressore è variata da 20 ° C a 0 ° C e questo significa che la densità del refrigerante è aumentata ( o si è ridotto il volume specifico ). Usando un software dei refrigeranti risulta che per R-134a , il rapporto tra i volumi specifici del vapore varia 123,67 / 113,65 = 1.088 . Supponendo , per assurdo , che il compressore abbia , in queste due diverse condizioni , lo stesso spostamento volumetrico , avremo :
ṁ 2
⁄( ṁ 1
= 1,088 ), il ché significa che la portata di massa si è incrementata dell ’ 8,8 % dove :
ṁ 2
= portata di massa del refrigerante quando la temperatura del gas aspirato è pari 20 ° C
ṁ 1
= portata di massa del refrigerante quando la temperatura del gas aspirato è pari 0 ° C
Correzione dell ’ entalpia all ’ ingresso del compressore a . Dalle proprietà R134a utilizzando software dei refrigeranti , b . Le entalpie del gas di aspirazione a 20 ° C e 0 ° C sono rispettivamente 418,87kJ / kg e 401,51kJ / kg c . L ’ entalpia del liquido all ’ ingresso della valvola di espansione a 45 ° C è 264,75 kJ / kg d . Differenza di entalpia dell ’ evaporatore alla condizione nominale = 418,87-264,75 = 154,12 kJ / kg e . Differenza di entalpia evaporatore con aspirazione 0 ° C = 401,51 - 264,75 = 136,76 kJ / kg f . Rapporto differenza entalpia = 136,76 / 154,12 = 0,887 g . Capacità del compressore corretta per la variazione della temperatura di aspirazione = 30 × 1.088 × 0,887 = 28,96 kW h . La riduzione della temperatura del gas di aspirazione aumenta la portata massica , ma poiché l ’ entalpia all ’ ingresso del compressore è ridotta , l ’ effetto della sola variazione della temperatura del gas di aspirazione provocherebbe una piccola riduzione complessiva della capacità del compressore .
Correzione dell ’ entalpia all ’ ingresso del compressore e dell ’ ingresso della valvola di espansione a . Con sottoraffreddamento 5 K , entalpia del liquido all ’ ingresso della valvola di espansione a 40 ° C è 257,15 kJ / kg b . Differenza di entalpia dell ’ evaporatore alle condizioni di applicazione = 401,51 - 257,15 = 144,36 c . Rapporto differenza entalpia = 144,36 / 154,12 = 0,9366 d . Capacità effettiva del compressore = 30 × 1,088 × 0,9366 = 30,57 kW e . La riduzione della capacità dovuta alla riduzione della temperatura di aspirazione è maggiore che compensato da una diminuzione dell ’ entalpia del liquido dovuta al sottoraffreddamento .
Per trovare la capacità dell ’ evaporatore considerare la differenza di entalpia utile a . Entalpia del gas di aspirazione all ’ uscita dell ’ evaporatore , −7 ° C ( surriscaldamento 5 K ) = 395,54 kJ / kg b . Differenza di entalpia utile evaporatore = 395,54 - 257,15 = 138,39 kJ / kg c . Rapporto differenza entalpia = 138,39 / 154,12 = 0,898 d . Capacità effettiva dell ’ evaporatore = 30 × 1,088 × 0,898 = 29,31 kW
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