¿Por qué el estrangulador se modela como h₄ = h₃?

La estrangulación es casi adiabática y no realiza trabajo, así que el balance de energía de un flujo estacionario da un proceso isentálpico. La presión cae de golpe y parte del líquido se vaporiza.

¿Por qué una temperatura de condensación alta baja el coeficiente de desempeño?

Suben la presión del lado alto y la relación de presiones del compresor, así que hace falta más trabajo con casi el mismo calor tomado en el evaporador.

¿Qué es la relación de presiones?

El cociente entre la presión de descarga del compresor y la de succión. Cuanto mayor es, suele ser mayor el trabajo de compresión y menor el COP_R a la misma capacidad de refrigeración.

Ciclo de refrigeración por compresión de vapor

Compresor, condensador, estrangulador y evaporador: coeficiente de desempeño, capacidad de refrigeración, relación de presiones y esquema de los estados 1–2–3–4 en el diagrama p–h.

El ciclo muestra cuatro componentes ideales y los balances de energía. Los sistemas reales exigen tablas del refrigerante, pérdidas de presión, acercamientos térmicos, mapas del compresor, retorno de aceite y detalles bifásicos.

Gráficas

Sobre el modelo

El ciclo de refrigeración por compresión de vapor lleva el refrigerante por cuatro componentes idealizados: el evaporador toma calor a baja presión, el compresor eleva la presión y la temperatura, el condensador cede calor a alta presión y el estrangulador devuelve el líquido a la presión del evaporador. Las propiedades son de un modelo de aula, no de tablas del refrigerante: COP_R = (h₁ − h₄)/(h₂ − h₁); la eficiencia isentrópica del compresor eleva h₂ por encima del punto isentrópico; el estrangulador se toma isentálpico: h₄ = h₃. En el esquema p–h se marcan los estados 1–2–3–4; el esquema de componentes muestra los flujos de calor y de trabajo. Un cálculo real necesita tablas de propiedades, la calidad de la mezcla, pérdidas de presión, acercamientos térmicos y el mapa del compresor.

Para quién: Técnica frigorífica y bombas de calor; termodinámica de máquinas y climatización.

Conceptos clave

ciclo de compresión de vapor
coeficiente de desempeño
evaporador
condensador
estrangulador
relación de presiones
diagrama p–h

Cómo funciona

Ciclo 1–2–3–4: el evaporador da q_evap = h₁ − h₄, el compresor exige w = h₂ − h₁, el condensador cede q_cond = h₂ − h₃ y el estrangulador es isentálpico: h₄ = h₃. El coeficiente de desempeño es COP_R = q_evap / w. El esquema p–h muestra el aumento de presión en el compresor, la cesión de calor, la estrangulación y la ebullición.

Fórmulas principales

COP_R = q_evap / w_comp = (h1 − h4)/(h2 − h1)

Compresor: h2 = h1 + (h2s − h1)/ηis; estrangulador: h4 = h3

Preguntas frecuentes

¿Por qué el estrangulador se modela como h₄ = h₃?: La estrangulación es casi adiabática y no realiza trabajo, así que el balance de energía de un flujo estacionario da un proceso isentálpico. La presión cae de golpe y parte del líquido se vaporiza.
¿Por qué una temperatura de condensación alta baja el coeficiente de desempeño?: Suben la presión del lado alto y la relación de presiones del compresor, así que hace falta más trabajo con casi el mismo calor tomado en el evaporador.
¿Qué es la relación de presiones?: El cociente entre la presión de descarga del compresor y la de succión. Cuanto mayor es, suele ser mayor el trabajo de compresión y menor el COP_R a la misma capacidad de refrigeración.

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