Las características de un refrigerante se pueden ilustrar en un diagrama usando las propiedades primarias como abscisa y ordenada.
Para los sistemas de refrigeración, las propiedades primarias normalmente se eligen como contenido de energía y presión. El contenido de energía está representado por la propiedad termodinámica de la entalpía específica, que cuantifica el cambio en el contenido de energía por unidad de masa del refrigerante a medida que se somete a procesos en un sistema de refrigeración.
Arriba se puede ver un ejemplo de un diagrama basado en la entalpía específica (abscisa) y la presión (ordenada). Para un refrigerante, el intervalo típicamente aplicable para la presión es grande y, por lo tanto, los diagramas usan una escala logarítmica para la presión.
El diagrama está organizado de manera que muestra las regiones de líquido, vapor y mezcla del refrigerante. El líquido se encuentra a la izquierda (con un bajo contenido de energía) - vapor a la derecha (con un alto contenido de energía). En el medio se encuentra la región de mezcla. Las regiones están delimitadas por una curva, llamada curva de saturación. Se ilustran los procesos fundamentales de evaporación y condensación.
La idea de usar un diagrama de refrigerante es que permite representar los procesos en el sistema de refrigeración de tal manera que el análisis y la evaluación del proceso se vuelven fáciles.
Al usar un diagrama que determina las condiciones de operación del sistema (temperaturas y presiones), la capacidad de refrigeración del sistema se puede encontrar de una manera relativamente simple y rápida. Los diagramas todavía se utilizan como la principal herramienta para el análisis de los procesos de refrigeración. Sin embargo, una serie de programas de PC que pueden realizar el mismo análisis más rápido y con más detalles están disponibles en general.
Proceso de refrigeración, diagrama de presión/entalpía
- tc = temperatura de condensación
- pc = presión de condensación
- tl = temperatura del líquido
- t0 = temperatura de evaporación
- p0 = presión de evaporación
El refrigerante condensado en el condensador está en la condición A, que se encuentra en la línea del punto de ebullición del líquido. El líquido tiene así una temperatura tc, una presión pc también llamada temperatura y presión de saturación.
El líquido condensado en el condensador se enfría aún más en el condensador a una temperatura más baja A1 y ahora tiene una temperatura tl y una entalpía h0. El líquido ahora está subenfriado, lo que significa que se enfría a una temperatura más baja que la temperatura de saturación.
El líquido condensado en el receptor está en la condición A1, que es líquido subenfriado. Esta temperatura del líquido puede cambiar si la temperatura ambiente calienta o enfría el receptor y el líquido. Si el líquido se enfría, el subenfriamiento aumentará y viceversa.
Cuando el líquido pasa a través de la válvula de expansión, su condición cambiará de A1 a B. Este cambio condicional lo provoca el líquido en ebullición debido a la caída de presión a p0. Al mismo tiempo se produce un punto de ebullición más bajo, t0, debido a la caída de presión.
En la válvula de expansión la entalpía es constante h0, ya que ni se aplica ni se extrae calor.
En la entrada del evaporador, punto B, hay una mezcla de líquido y vapor, mientras que en el evaporador en C hay vapor saturado. A la salida del evaporador 4. Proceso de refrigeración, diagrama de presión/entalpía punto C1 hay vapor sobrecalentado lo que significa que el gas de succión se calienta a una temperatura superior a la temperatura de saturación. La presión y la temperatura son las mismas en el punto B y en el punto de salida C1, donde el gas se sobrecalienta, el evaporador ha absorbido calor del entorno y la entalpía ha cambiado a h1.
Cuando el refrigerante pasa por el compresor, su estado cambia de C1 a D. La presión aumenta hasta la presión de condensación pc. La temperatura sube a thot-gas que es más alta que la temperatura de condensación tc porque el vapor ha sido fuertemente sobrecalentado. También se ha introducido más energía (del motor eléctrico) en forma de calor y, por lo tanto, la entalpía cambia a h2.
En la entrada del condensador, punto D, la condición es, por lo tanto, de vapor sobrecalentado a la presión pc. El condensador cede calor a los alrededores, de modo que la entalpía vuelve a cambiar al punto principal A1. Primero en el condensador se produce un cambio condicional de vapor fuertemente sobrecalentado a vapor saturado (punto E), luego una condensación del vapor saturado. Desde el punto E hasta el punto A, la temperatura (temperatura de condensación) permanece igual, ya que la condensación y la evaporación se producen a temperatura constante. Desde el punto A hasta el punto A1 en el condensador, el líquido condensado se enfría aún más, pero la presión sigue siendo la misma y el líquido ahora se subenfría.
