Capítulo 11: Ciclos de refrigeración

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-155C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-155C Una empresa es propietaria de un sistema de refrigeración cuya capacidad de refrigeración es de 200 ton (1 ton de refrigeración 211 kJ/min) y usted debe diseñar un sistema de enfriamiento por aire forzado para frutas cuyo diámetro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-154C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-154C Las celdas solares o fotovoltaicas convierten la luz solar en electricidad y se usan comúnmente para energizar calculadoras, satélites, sistemas de comunicación remota e incluso bombas. La conversión de luz en electricidad se llama efecto fotoeléctrico. Lo descubrió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-153C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-153C Un refrigerador que usa R-12 como fluido de trabajo mantiene el espacio refrigerado a 15 °C en un entorno a 30 °C. Se le pide rediseñar este refrigerador reemplazando el R-12 por el refrigerante 134a, que no destruye…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-152C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-152C Se propone usar un sistema termoeléctrico solar instalado en la azotea para enfriar edificios residenciales. El sistema consiste en un refrigerador termoeléctrico energizado por un generador termoeléctrico cuya superficie superior es un colector solar. Explique la factibilidad y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-151C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-151C Considere una planta eléctrica de estanque solar que opera en un ciclo cerrado Rankine. Usando refrigerante 134a como fluido de trabajo, especifique las temperaturas y presiones de operación en el ciclo, y estime el flujo másico necesario de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-150C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-150C Considere un sistema de refrigeración por compresión de vapor en cascada que use el mismo fluido de trabajo en ambos sistemas. ¿Hay una presión a la que se debe operar el intercambiador de calor que optimice el COP…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-149C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-149C El calor que suministra una bomba de calor, que se usa para mantener la temperatura de un edificio, con frecuencia se complementa mediante otra fuente de calor directo. La fracción del calor total necesario que se obtiene como…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-148C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-148C Desarrolle y explique técnicas que apliquen el principio de regeneración para mejorar el desempeño de sistemas de refrigeración por compresión de vapor. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-147C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-147C Escriba un ensayo sobre bombas térmicas basadas en aire, agua y tierra. Explique las ventajas y desventajas de cada sistema. Para cada sistema identifique las condiciones bajo las cuales un sistema es preferible a los otros dos. ¿En…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-146C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-146C Considere un refrigerador que opera en un ciclo de refrigeración por compresión de vapor con R-134a como fluido de trabajo. El refrigerante entra al compresor como vapor saturado a 160 kPa y sale a 800 kPa y 50…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-145C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-145C Un sistema de acondicionamiento de aire por absorción debe quitar calor de un espacio acondicionado a 20 °C, a razón de 150 kJ/s, operando en un entorno que está a 35 °C. El calor operativo se suministra de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-144C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-144C Considere un ciclo ideal de refrigeración de gas que usa helio como fluido de trabajo. El helio entra al compresor a 100 kPa y 17 °C y se comprime a 400 kPa. Luego se enfría a 20 °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-143C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-143C Un ciclo ideal de refrigeración que usa aire como fluido de trabajo opera entre los límites de presión de 80 y 280 kPa. El aire se enfría a 35 °C antes de entrar a la turbina. La temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-142C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-142C Considere una bomba de calor que opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor con refrigerante 134a como fluido de trabajo entre los límites de presión de 0.32 y 1.2 MPa. El coeficiente de desempeño…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-141C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-141C Un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor con refrigerante 134a como fluido de trabajo opera entre los límites de presión de 120 kPa y 700 kPa. La fracción másica de refrigerante que está en fase líquida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-140C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-140C Una bomba térmica opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor con refrigerante 134a como fluido de trabajo entre los límites de presión de 0.32 y 1.2 MPa. Si el flujo másico del refrigerante es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-139C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-139C Un refrigerador opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor con refrigerante 134a como fluido de trabajo entre los límites de presión de 120 y 800 kPa. Si la tasa de remoción de calor del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-138C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-138C Un refrigerador quita calor de un espacio refrigerado a 0 °C a una de 2.2 kJ/s y lo rechaza al ambiente a 20 °C. La entrada mínima de potencia necesaria es a) 89 W b) 150 W c)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-137C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-137C Considere una bomba de calor que opera en el ciclo de Carnot invertido con refrigerante 134a como fluido de trabajo, que se ejecuta por debajo del domo de saturación entre los límites de presión de 140 y 800…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-136C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-136C Deduzca una relación para el COP del sistema de refrigeración de dos etapas con una cámara de vaporización instantánea que se muestra en la figura 11-14, en términos de las entalpías y la calidad en el estado 6.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-135C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-135C Usando software EES (u otro), investigue el efecto de la presión del condensador sobre el COP de un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor con refrigerante 134a como fluido de trabajo. Suponga que la presión del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-134C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-134C Usando software EES (u otro), investigue el efecto de la presión del evaporador sobre el COP de un ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor con refrigerante 134a como fluido de trabajo. Suponga que la presión del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-133C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-133C Repita el problema 11-132 para una presión de 600 kPa en la toma del tubo de remolino. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-132C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-132C El tubo de remolino (llamado también tubo de Ranque o de Hirsch) es un dispositivo que produce un efecto de refrigeración al expandir gas, por ejemplo aire, presionado, en un tubo (en vez de una turbina como en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-131C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-131 Un sistema ideal de refrigeración de gas con tres etapas de compresión con interenfriamiento opera con aire que entra al primer compresor a 50 kPa y 30 °C. Cada compresor de este sistema tiene una relación de presiones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-130C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-130C Repita el problema 11-129 si el intercambiador de calor da 21.3 °C de subenfriamiento Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-129C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-129C El sistema de refrigeración de la figura P11-129 es otra variación del sistema básico de refrigeración por compresión de vapor que intenta reducir el trabajo de compresión. En este sistema se usa un intercambiador de calor para sobrecalentar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-128C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-128C Un sistema de refrigeración de gas que usa aire como fluido de trabajo tiene una relación de presiones de 5. El aire entra al compresor a 0 °C. El aire de alta presión se enfría a 35 °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-127C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-127C Reconsidere el problema 11-126. Usando software EES (u otro), investigue los efectos de la temperatura de la fuente sobre la tasa mínima de suministro de calor. Deje que la temperatura de la fuente varíe de 50 a 250…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-126C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-126C Un sistema de refrigeración por absorción debe quitar calor del espacio refrigerado a 2 °C a razón de 28 kW operando en un ambiente a 25 °C. El calor se va a suministrar de un estanque solar a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-125C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-125C Considere un ciclo regenerativo de refrigeración de gas que usa helio como fluido de trabajo. El helio entra al compresor a 100 kPa y 10 °C y se comprime a 300 kPa. Luego se enfría el helio a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-124C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-124C ¿Cuál proceso del ciclo en el problema 11-123 tiene la mayor tasa de destrucción de exergía cuando el depósito de baja temperatura está a 18 °C y el depósito de alta temperatura está a 25 °C? Respuesta: 26.2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-123C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-123C Un sistema de refrigeración por compresión de dos etapas con una unidad adiabática de separación de fase líquida y de vapor, como se muestra en la figura P11-123, usa refrigerante 134a como fluido de trabajo. El sistema opera…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-122C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-122C Reconsidere el problema 11-121E. El sistema de refrigeración de ese problema enfría un depósito térmico a 15 °F y uno a 40 °F, mientras rechaza calor a un depósito a 80 °F. ¿Cuál proceso tiene la destrucción de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-121C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-121C Un sistema de refrigeración por compresión con dos evaporadores, como se muestra en la figura P11-121E, usa refrigerante 134a como fluido de trabajo. El sistema opera el evaporador 1 a 30 °F, el evaporador 2 a 29.5 °F…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-120C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-120C Considere un sistema de refrigeración por compresión de dos etapas que opera entre los límites de presión de 1.4 y 0.18 MPa. El fluido de trabajo es refrigerante 134a. El refrigerante sale del condensador como líquido saturado y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-119C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-119C Vuelva a resolver el problema 11-118 con un subenfriamiento de 6.3 °C a la salida del condensador. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-118C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-118C El congelamiento rápido de frutas frescas necesita aire a 34 °C. Un refrigerador con refrigerante 134a como fluido de trabajo produce este aire operando su evaporador a 37 °C y su condensador a 1.200 kPa, mientras rechaza calor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-117C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-117C Considere una planta productora de hielo que opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor y usa refrigerante 134a como fluido de trabajo. Las condiciones de operación del ciclo de refrigeración necesitan una presión del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-116C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-116C Un acondicionador de aire opera en el ciclo de refrigeración por compresión de vapor, con R-134a como refrigerante. El acondicionador de aire se usa para mantener un espacio a 21 °C rechazando el calor de desecho al aire…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-115C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-115C Una bomba de calor opera en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor y usa el refrigerante 22 como fluido de trabajo. Las condiciones de trabajo para esta bomba de calor son: temperatura de saturación del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-114C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-114C Una bomba térmica acoplada a tierra opera en un ciclo ideal por compresión de vapor con refrigerante 134a como fluido de trabajo. Esta bomba térmica tiene un COP igual a 6 en este modo de enfriamiento, y mantiene…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-113C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-113C Una bomba de calor que opera en el ciclo ideal por compresión de vapor con refrigerante 134a se usa para calentar una casa. El flujo másico del refrigerante es 0.32 kg/s. Las presiones del condensador y del evaporador…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-112C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-112C Un calentador de agua de bomba térmica calienta agua absorbiendo calor del aire ambiente y transfiriéndolo al agua. La bomba térmica tiene un COP de 3.4 y consume 6 kW de electricidad al operar. Determine si esta bomba…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-111C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-111C Cuartos con áreas de piso hasta de 15 m2 se enfrían adecuadamente mediante acondicionadores de aire de ventana cuya capacidad de enfriamiento es de 5.000 Btu/h. Suponiendo que el COP del acondicionador de aire es de 3.5, determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-110C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-110C Considere un ciclo de refrigeración de Carnot de flujo estacionario que usa refrigerante 134a como fluido de trabajo. Las temperaturas máxima y mínima en el ciclo son 30 y –20 °C. La calidad del refrigerante es de 0.15…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-109C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-109C Se propone operar un generador termoeléctrico en combinación con un estanque solar que puede dar calor a razón de 7  106 kJ/h a 90 °C. El calor de desecho se va a rechazar al ambiente a 22 °C.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-108C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-108C Hay disponibles comúnmente enfriadores termoeléctricos que se conectan en el receptáculo de encendedor de un automóvil. Se afirma que uno de estos enfriadores enfría una bebida de 12 onzas (0.771 lbm) de 78 a 38 °F o calienta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-107C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-107C Un refrigerador termoeléctrico recibe potencia de una batería de automóvil de 12 V que da 3 A de corriente cuando está en operación. El refrigerador parece una pequeña hielera, y se dice que enfría nueve bebidas enlatadas, de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 11-106C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 11-106C Un enfriador termoeléctrico tiene un COP de 0.18, y el suministro de potencia al enfriador es de 1.8 HP. Determine la tasa de remoción de calor del espacio refrigerado, en Btu/min Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS…