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REFRIGERACION Componentes auxiliares enun sistema de refrigeracion
Fecha de edición: 05-25-2006
Nombre del Instructor– Renato C. OLvera
Index
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Renato Cadena Olvera
20 Anos de experiencia instalando y manteniendo equipos de refrigeracion comerciale industrial.
Contratista General con licencias del estadode California en las especialidades de refrigeracion, electricidad y plomeria.
Por los ultimos cinco anos he presentado la clase de refrigeracion en espanol en Salinas “Ammonia Safety Day”.
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Vapor Compression Refrigeration Vapor Compression Refrigeration CycleCycle
HP
HT
Vapor
HP
HT
Liquid
LP
LT
Liquid
LP
LT
Vapor
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TRANSFERENCIA DE ENERGIA TRANSFERENCIA DE ENERGIA
MOVIMIENTO DE MOVIMIENTO DE CALOR EN UN CALOR EN UN EQUIPO IDEAL.EQUIPO IDEAL.
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Figura 2-5
Evaporador
Compresor
Condensador
Recipiente de alta presión
Válvula deexpansión
Almacenamiento temporal del líquido
El calor sale delgas refrigerante de altapresión
La compresión generaun volumen bajo, mayor presión,y temperaturasmás elevadas
El calor ingresaal refrigerantelíquido a bajapresión
El refrigerante líquidode alta presión permanece en los tubos
Gas refrigerante de bajapresión baja temperaturay alto volumen
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GANANCIAS DE CALOR (INVOLUNTARIAS)
EN Y HACIA EL PRODUCTOEN Y HACIA EL ESPACIO REFRIGERADOEN (POR MEDIO DE / A TRAVES DE) LOS
COMPONENTES DEL SISTEMA DE REFRIGERACION.
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LA EFICIENCIA DE UN SISTEMA REFRIGERANTE DEPENDE DE:
DISENOMANTENIMIENTOTIEMPO (CONDICIONES
AMBIENTALES)OPERACION CICLICA O CONTINUA
(APAGADO/ENCENDIDO, CARGA/DESCARGA)
CONSIDERACIONES ESPECIFICAS
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CONDICIONES DE DISENO COMUNMENTE IGNORADAS
CORRIENTES DE AIRE POR CONVECCION NATURAL.
RECIRCULACION DE CALOR EN ESPACIOS CERRADOS.
DISTRIBUCION DE EQUIPO FRIO EN PROXIMIDAD DE EQUIPO CALIENTE.
SERVICIBILIDAD.
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MEDIO AMBIENTE Y CONDICIONES ESPECIALES
CLIMA Y TRANSICION DE ESTACIONES.(TEMPERATURA DEL BULBO HUMEDO).
UBICACION DE EQUIPO REFRIGERANTE.(DIFERENCIAS DE TEMPERATURA).
REFRIGERACION DIRECTA O INDIRECTA.
(NUMERO DE PASOS EN LA TRANSFERENCIA DE CALOR).
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TRES CARGAS DE CALOR
CALOR DEL PRODUCTO
CALOR DEL ESPACIO INTERIOR.
CALOR DEL ESPACIO EXTERIOR.
INFILTRACION DE CALOR
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CALOR PROPIO DEL PRODUCTO
CALOR SENSIBLE Y/O LATENTECALOR VEJETATIVO (EN PRODUCTOS
ORGANICOS)CALOR DEBIDO A EL TRABAJO
(DISIPACION DE CALOR), O REACCIONES QUIMICAS EN LOS PRODUCTOS ALMACENADOS (FERMENTACIONES)
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CALOR DEBIDO ALESPACIO CUYA TEMPERATURA ESTA SIENDO CONTROLADA
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ESPACIO CON TEMPERATURA CONTROLADA
1. MOTORES2. GENTE3. FLUIDOS EN MOVIMIENTO (AGUA,
ENERGIA DE DESHIELO, DEHUMIDIFICADORES, ETC.
4. MONTACARGAS5. ILUMINACION
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INFILTRACION DE CALOR
1. PUERTAS (EMPAQUES)2. INSULACION DANADA O INSUFICIENTE.3. INFILTRACION POR EL PISO4. INTRODUCCION DE PRODUCTOS NO PRE-ENFRIADOS
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Figura 2-6
Espacio aislado
Dirección del flujo de calor
Temperatura exterior de 90°F (32°C)
36°F (2°C)de temperaturadeseada eneste espacio
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Figura 2-10
Compresor
Condensador
36°F (2°C) detemperatura deseada eneste espacio
Calor que se mueve haciadentro delserpentin
NH3 absorve el calordel aire
Vapor a20oF (-7°C)y 33.5 psig
Vaporsobrecalentadoa 181 psig
Evaporador
Aisiamiento
Recibidorde alta presión
Líquido a95oF (32°C)y 181 psigque esdrena po lagravidad
90°F (32°C) de temperaturaaqui afuera
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Figura 2-12
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RECORDANDO QUE:RECORDANDO QUE:A CADA VALOR DE PRESION DE UN FLUIDO LE A CADA VALOR DE PRESION DE UN FLUIDO LE
CORRESPONDE UNA TEMPERATURA DE SATURACION.CORRESPONDE UNA TEMPERATURA DE SATURACION.
CUALQUIER LIQUIDO SE PUEDE SUBENFRIAR SI SE LE CUALQUIER LIQUIDO SE PUEDE SUBENFRIAR SI SE LE DISMINUYE SU TEMPERATURA POR DEBAJO DE SU DISMINUYE SU TEMPERATURA POR DEBAJO DE SU PUNTO DE SATURACION (MANTENIENDO LA PRESION PUNTO DE SATURACION (MANTENIENDO LA PRESION CONSTANTE).CONSTANTE).
CUALQUIER LIQUIDO SE PUEDE SUBENFRIAR SI SE LE CUALQUIER LIQUIDO SE PUEDE SUBENFRIAR SI SE LE ELEVA SU PRESION POR ENCIMA DE SU PRESION DE ELEVA SU PRESION POR ENCIMA DE SU PRESION DE SATURACION (MANTENIENDO SU TEMPERATURA).SATURACION (MANTENIENDO SU TEMPERATURA).
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RECIBIDORRECIBIDOR
UBICACION Y MANTENIMIENTO.UBICACION Y MANTENIMIENTO.GANANCIA DE CALOR DEL MEDIO GANANCIA DE CALOR DEL MEDIO AMBIENTE.AMBIENTE.ACUMULACION DE AIRE Y ACEITE.ACUMULACION DE AIRE Y ACEITE.CAIDA DE PRESION CONSIDERABLE.CAIDA DE PRESION CONSIDERABLE.
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Figura 9Figura 9--1313ilustraciilustracióón de un receptor de alta presin de un receptor de alta presióón n
clcláásicosico
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Líquido del condensador
Líquido al sistema
A través de un recibidor de flujo continuo
Recibidor de tipo compensador
Líquido al sistema
Líquido del condensador
Figura 9Figura 9--1212tipos de recibidores de alta presitipos de recibidores de alta presióónn
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LINEA DE LIQUIDOLINEA DE LIQUIDO
PERDIDA DE EFICACIA DEBIDO A PERDIDA DE EFICACIA DEBIDO A GANANCIA DE CALOR O PERDIDA DE GANANCIA DE CALOR O PERDIDA DE PRESIONPRESIONEXESIVA CAIDA DE PRESION DEBIDA A EXESIVA CAIDA DE PRESION DEBIDA A LONGITUD DE LINEA, DIAMETRO LONGITUD DE LINEA, DIAMETRO INSUFICIENTE, NUMERO DE VALVULAS INSUFICIENTE, NUMERO DE VALVULAS Y/O CONECCIONES.Y/O CONECCIONES.GANANCIA DE CALOR DEL MEDIO GANANCIA DE CALOR DEL MEDIO AMBIENTE. AMBIENTE.
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VALVULA DE EXPANSIONVALVULA DE EXPANSION
IMPROPIA SELECCION DE LA VALVULA IMPROPIA SELECCION DE LA VALVULA (TAMANO, REFRIGERANTE, DE EQUALIZACION (TAMANO, REFRIGERANTE, DE EQUALIZACION INTERNA O EXTERNA) INTERNA O EXTERNA) MUY ABIERTA O MUY CERRADA.MUY ABIERTA O MUY CERRADA.TAPADA O PARCIALMENTE TAPADA.TAPADA O PARCIALMENTE TAPADA.IMPUREZAS O ESPACIOS ENTRE EL BULBO IMPUREZAS O ESPACIOS ENTRE EL BULBO SENSOR Y LA LINEA DE SUCCION (FALTA DE SENSOR Y LA LINEA DE SUCCION (FALTA DE INSULACION ALREDEDOR DEL BULBO SENSOR).INSULACION ALREDEDOR DEL BULBO SENSOR).
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Figura 6Figura 6--33
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EVAPORADOREVAPORADOR
TIPO, TAMANO,MATERIAL DE CONSTRUCCION, TIPO, TAMANO,MATERIAL DE CONSTRUCCION, UBICACION, SISTEMA DE DESHIELO, ETC.UBICACION, SISTEMA DE DESHIELO, ETC.CICLO DE DESHIELO (ACUMULACION DE HIELO CICLO DE DESHIELO (ACUMULACION DE HIELO O CALOR INECESARIO EN EL CUARTO FRIO).O CALOR INECESARIO EN EL CUARTO FRIO).
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FiguraFigura 88--33CortesCortesííaa de de EvapcoEvapco IncInc
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Figura 8-4Intercambiador de calor por corriente inducidaCortesía de Aero Heat Exchanger Inc.
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Figura 8Figura 8--55Evaporador de un congelador por Evaporador de un congelador por
rrááfagafagaCortesCortesíía de Evapco Inc.a de Evapco Inc.
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FIGURA 8-1CORTESÍA DE Howe Corporation
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FIGURA 9-4
Arreglo de tubos
En el cuerpo de estosorificios existe una ranuratorneada para aceptar eltubo expandido a medidaque se ensancha desde elsello entre la pared exteriory el cabezal de tubos.
Los tubos se insertan a travésde estos orificios y seexpanden mecánicamentecon una herramienta especialpara obtener un sello entre elcabezal de tubos y el tubo.
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Figura 8Figura 8--66Congelador de cinta continua en espiralCongelador de cinta continua en espiral
CortesCortesíía de Northfield Freezinga de Northfield Freezing
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Figura 8Figura 8--7 7 congelador de placa por contacto directocongelador de placa por contacto directo
CortesCortesíía de APV Crepaco, Inc.a de APV Crepaco, Inc.
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SISTEMA DE DESHIELOSISTEMA DE DESHIELO
POR GAS CALIENTE.POR GAS CALIENTE.
POR RESISTENCIAS ELECTRICAS.POR RESISTENCIAS ELECTRICAS.
POR AGUA O MEZCLAS DE SALES Y AGUA.POR AGUA O MEZCLAS DE SALES Y AGUA.
POR DEMANDA DE ENFRIAMIENTO POR DEMANDA DE ENFRIAMIENTO (PASIVA O ACTIVAMENTE RECIRCULANDO EL (PASIVA O ACTIVAMENTE RECIRCULANDO EL AIRE ).AIRE ).
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Soft Start Soft Start –– Soft Stop Soft Stop Hot Gas DefrostHot Gas Defrost
LPRS
LPRL
Return
ONO
O
OFF
ON
O
O
O
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REGULADORES DE PRESION Y REGULADORES DE PRESION Y VALVULAS DE CONTROL.VALVULAS DE CONTROL.
POSICION DE CONTROL LIMITADA A LA POSICION DE CONTROL LIMITADA A LA DEMANDA DE ENFRIAMIENTO DEMANDA DE ENFRIAMIENTO (TEMPERATURA REQUERIDA).(TEMPERATURA REQUERIDA).SECUENCIA DE ENCENDIDO/APAGADO SECUENCIA DE ENCENDIDO/APAGADO DURANTE EL DESHIELO (TIEMPO Y DURANTE EL DESHIELO (TIEMPO Y ORDEN DE CAMBIO)ORDEN DE CAMBIO)
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LINEAS DE SUCCION LINEAS DE SUCCION PERDIDA DE EFICIENCIA DEBIDO A GANANCIA DE PERDIDA DE EFICIENCIA DEBIDO A GANANCIA DE CALOR O CAIDA DE PRESION.CALOR O CAIDA DE PRESION.INSULACION DANADA O INEXISTENTE.INSULACION DANADA O INEXISTENTE.NUMERO EXESIVO DE CONECCIONES Y/O VALVULASNUMERO EXESIVO DE CONECCIONES Y/O VALVULASDIAMETRO REDUCIDO DIAMETRO REDUCIDO CORRIDA DE TUBOS DE SUCCION DEMASIADO CORRIDA DE TUBOS DE SUCCION DEMASIADO LARGOS.LARGOS.TRAMPAS EXESIVAS O DIRECCION DE FLUJO DE TRAMPAS EXESIVAS O DIRECCION DE FLUJO DE REFRIGERANTE ASCENDENTE (DISTANCIA REFRIGERANTE ASCENDENTE (DISTANCIA ASCENDENTE ENTRE EVAPORADOR Y COMPRESOR, NO ASCENDENTE ENTRE EVAPORADOR Y COMPRESOR, NO DECLIVE HACIA EL COMPRESOR).DECLIVE HACIA EL COMPRESOR).
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COMPRESORCOMPRESOR
TIPO, TAMANO, ESTADO (MANTENIMIENTO).TIPO, TAMANO, ESTADO (MANTENIMIENTO).CONTROL (CAPACIDAD).CONTROL (CAPACIDAD).SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.FUNCION (SENCILLO, DOBLE ESTADO, EN FUNCION (SENCILLO, DOBLE ESTADO, EN CASCADA, CON ECONOMISADOR, ETC).CASCADA, CON ECONOMISADOR, ETC).UBICACION CON RESPECTO A EL CUARTO UBICACION CON RESPECTO A EL CUARTO FRIO.FRIO.FUNCIONES SECUNDARIAS. FUNCIONES SECUNDARIAS.
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Figura 2-18
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Figura 5-1Ilustración sectorizada de un compresor hermético soldado
Cortesía de Tecumseh Products Company
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Figura 5-4
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Figura 5-8 compresor de aspas giratorias
Cortesía de Fuller Company
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Figura 6Figura 6--44
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Figura 5Figura 5--1111conjunto de compresor helicoidal con dispositivo separador conjunto de compresor helicoidal con dispositivo separador
de aceitede aceiteCortesCortesíía de FES Corpa de FES Corp
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Figura 5Figura 5--99Compresor helicoidal rotativo Compresor helicoidal rotativo
gemelo gemelo CortesCortesíía de Mycom Corpa de Mycom Corp
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Figura 5-10etapas de compresión de un rotor gemelo
compresor helicoidal Cortesía de Howden Corp.
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Extremo de descarga
Extremo de succión
Válvula de corredera – se muestra en posición de carga parcial
El gas se desvía de esta abertura y regresa al extremo de succión del compresorFLUJO
Figura 5Figura 5--1212Interior de un compresor hicoidal gemeloInterior de un compresor hicoidal gemelo
CortesCortesíía de Mycom Corp.a de Mycom Corp.
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SUCCIÓN
VÁLVULA DE RETENCIÓNDE LA SUCCIÓN SOLADOR DE SUCCIÓN
OPERADORHIDRÁULICO
INJECCIÓN
RODAMIENTOS DE ENTRADAY SELLO DEL EJE
PISTÓN DE COMPENSACIÓN DELRODAMIENTO DE SALIDARODAMIENTO DE EMPUJE
CALENTADOR
LUBRICANTE
BOMBA DEACEITE
MOTOR DELA BOMBA
ENFRIADOR DELLUBRICANTE
LUBR
ICAN
TE
ENTRADA DE FLUIDOENFRIADOR
SALIDA DE FLUIDOENFRIADOR
REGULADOR DELA PRESSIÓNDEL LUBRICANTE
COLADORPLANO
ELEMENTOCONGLUTINANTE DEETAPA SECUNDARIA
DESCARGA
ENGRANAJEDEL MOTOR
COMPRESORDE TORNILLO
SISTEMA DE ADMINISTRACIÓN DEL LUBRICANTEDEL COMPRESOR DE TORNILLO
FILTRO DE 15 MICRONES
LÍNEA DE RETORNO DEL ACEITE
Figura 7-7sistema de administración de aceite de un conjunto de compresor
helicoidal clásico
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FiguraFigura 66--22CortesCortesííaa de Vilter Manufacturingde Vilter Manufacturing
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FIGURA 7-2
VISTA DEL SEPARADOR DE ACEITE
CORTESÍA DE FRICK COMPANY
Salida de gas
CascoGas separado
Almohadilla deseparacióndel aceite
Placa deflectora
Flotador de aceite
Entradade gas
Aceiteseparado Conexión
del flotador de aceite
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Figura 7Figura 7--1 1 Figura 7Figura 7--1. 1. demostracidemostracióón de la presin de la presióón neta del aceite con el n neta del aceite con el manmanóómetro superior, siendo la presimetro superior, siendo la presióón de succin de succióón de 20 n de 20 psigpsig. . CortesCortesíía de Western Precooling Systemsa de Western Precooling Systems
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CONDENSADORESCONDENSADORES
TIPO (MEDIO DE ENFRIAMIENTO)TIPO (MEDIO DE ENFRIAMIENTO)TAMANO (CAPACIDAD)TAMANO (CAPACIDAD)MATERIAL (CONDUCCION TERMICA)MATERIAL (CONDUCCION TERMICA)CANTIDAD Y DISTRIBUCION DE CANTIDAD Y DISTRIBUCION DE
MATERIAL ( AREA,Y ESPACIAMIENTO DE MATERIAL ( AREA,Y ESPACIAMIENTO DE LAMINADO)LAMINADO)UBICACION, (MEDIO AMBIENTE).UBICACION, (MEDIO AMBIENTE).
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Figura 9-9condensador de evaporación por corriente inducida
Cortesía de Evapco, Inc.
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FIGURA 9FIGURA 9--88CONDENSADOR DE EVAPORACICONDENSADOR DE EVAPORACIÓÓN POR CORRIENTE FORZADA CON VENTILADOR N POR CORRIENTE FORZADA CON VENTILADOR
CENTRCENTRÍÍFUGOFUGOCORTESCORTESÍÍA DE EVAPCO, INCA DE EVAPCO, INC..
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Figura 9Figura 9--66condensador de evaporacicondensador de evaporacióón por corriente n por corriente
forzadaforzadaCortesCortesíía de a de EvapcoEvapco, Inc., Inc.
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Figura 9Figura 9--11diagrama simplificado del proceso de flujo de un condensador condiagrama simplificado del proceso de flujo de un condensador con un un
sistema de torre de enfriamientosistema de torre de enfriamientoCortesCortesíía de Baltimore Air Coila de Baltimore Air Coil
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Figura 9Figura 9--33condensador acorazado horizontalcondensador acorazado horizontal
CortesCortesíía de Howe Corp.a de Howe Corp.
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Figura 9Figura 9--55Condensador acorazado sin Condensador acorazado sin
cabezacabeza
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Figura 9-7sección del serpentín del condensador de evaporación
Cortesía def Baltimore Air Coil
Water Mist EliminatorsWater Spray Laterals
Serpentine Condensing Coil
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Figura 9Figura 9--1010ilustraciilustracióón de un condensador enfriado por n de un condensador enfriado por
aireaire
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Heat TransferHeat TransferThe Mollier PThe Mollier Phh DiagramDiagram
Figure 6Figure 6--22
Increasing Enthalpy (Btu/lb.)
Pressure Enthalpy (P-h) Diagram(Mollier Diagram)
Incr
easi
ng P
ress
ure
(lb./s
q. in
. abs
olut
e)
SubcooledLiquidRegion
Saturated Mixture of Liquid and Vapor Region
SuperheatedVaporRegion
Critical Point1651 psia and 270 0F
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Heat TransferHeat TransferThe Mollier PThe Mollier Phh DiagramDiagram
Figure 6Figure 6--33
Increasing Enthalpy (BTU/lb.)
Pressure Enthalpy (P-h) Diagram(Mollier Diagram)
Incr
easi
ng P
ress
ure
(lb./s
q. in
. abs
olut
e)
SubcooledLiquid
Mixture of Saturated Liquid and Vapor
SuperheatedVapor
CriticalPoint
A B
CD
Evaporation occurring along this line.Heat energy is being absorbed into the system
Condensation occurring along this line.Heat energy is leaving the system.Saturated
LiquidLine
Saturated Vapor Line
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Heat TransferHeat TransferThe Mollier PThe Mollier Phh DiagramDiagram
Figure 6Figure 6--55
Increasing Enthalpy (BTU/lb.)
Pressure Enthalpy Diagram(Mollier Diagram)
Incr
easi
ng P
ress
ure
(lb./s
q. in
. abs
olut
e)
A1
CD
AB
0% liquid,100% Saturated Vapor
Capacity to Absorb Heat Energy Heat energy used to
cool refrigerant to evaporator temp.
87% Saturated Liquid, 13% Saturated Vapor
Sub-cooled Liquid
Superheated Vapor
100% Saturated Liquid
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Heat TransferHeat TransferThe Mollier PThe Mollier Phh DiagramDiagram
Figure 6Figure 6--66
Consta
nt E
ntro
py li
ne
Increasing Enthalpy (BTU/lb.)
Pressure Enthalpy Diagram(Mollier Diagram)
Incr
easi
ng P
ress
ure
(lb./s
q. in
. abs
olut
e)
A
CD
A1
C1
B
Sub-cooled Liquid
Superheated Vapor
Metering Device
Evaporation
Condensing
Saturated Mixture Region at Constant Temperature and Pressure
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Heat Heat TransferTransfer
Figure 6Figure 6--77
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Figura 5-13esquema de representación de un sistema de refrigeracíon de dos etapas
simples
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Two Stage SystemsTwo Stage Systems
Figure 7Figure 7--22Con
stant
Entro
py li
ne
Increasing Enthalpy (Btu/lb.)
Pressure Enthalpy Diagram(Mollier Diagram)
Incr
easi
ng P
ress
ure
(lb./s
q. in
. abs
olut
e)
A
CD
A1
C10
B
Sub-cooled Liquid
Superheated Vapor
Metering Device
Evaporation
Condensing
Illustration of tenstages of compressionwhich keeps theinter-stage compressionratios small yet achievesthe over-all 13:1 ratio
C1
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Two Stage SystemsTwo Stage Systems
Figure 7Figure 7--3 Two Stage Compression3 Two Stage Compression
Consta
nt En
tropy
line
Increasing Enthalpy (Btu/lb.)
Pressure Enthalpy Diagram(Mollier Diagram)
Incr
easi
ng P
ress
ure
(lb./s
q. in
. abs
olut
e)
A
CD
A1
C2
B
Sub-cooled Liquid
Superheated Vapor
Low Stage Evaporation
Condensing
A2
C1
RepresentsEfficiency Gained
Hi Stage Suction (evaporation & de-superheating)
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Two Stage SystemsTwo Stage Systems
Figure 7Figure 7--4 Two Stage Compression4 Two Stage CompressionIncreasing Enthalpy (Btu/lb.)
Incr
easi
ng P
ress
ure
(lb./s
q. in
. abs
olut
e)
Pressure Enthalpy Diagram (Mollier Diagram)
A
CD
A1
A2
C1
Mixture of Liquid and Vaporat Constant Temperature and Pressure
SuperheatedVapor Region
Subcooled LiquidRegion
Saturated LiquidLine
Saturated Vapor Line
Condensing Line
Hi Stage Suction (evaporating and de-superheating) Line
Low Stage Evaporating Line
Constant Entropy Lines
B
C2
110°
210°320°
-28°
Tem
pera
ture
Lin
es
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Figura 7-4Cortesía de Applied Process Cooling Inc.
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Recibidor de Aceite
Figura 7-3Cortesía de FES
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Figura 7-4ACortesia de joseph schauf company
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Figura 9Figura 9--1111áárbol de la rbol de la vváálvlv. . de de desahogodesahogo de de trestres vvííasas
CortesCortesííaa de Henry Valve Companyde Henry Valve Company