IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE CON CAMERA DI SEPARAZIONE (liquido - vapore) E COMPRESSIONE A DUE STADI

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1 IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE CON CAMERA DI SEPARAZIONE (liquido - vapore) E COMPRESSIONE A DUE STADI

2 IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE CON CAMERA DI SEPARAZIONE (liquido - vapore) E COMPRESSIONE A DUE STADI In un impianto frigorifero a compressione di vapore, la compressione avviene a due stadi (interrefrigerati). Sapendo che: - il fluido evolvente è R12; - vapore saturo a -30 C entra nel primo compressore; - dalla camera di separazione che opera a 4bar viene spillato il vapore ed immesso in uno scambiatore di calore di tipo aperto (h (che si trova sempre a 4b bar) che raffredda ilflid fluido tra idue stadi didi compressione; - il condensatore si trova a 12 bar; - il fluido entra come liquido saturo a 12 bar e 4 bar nelle due valvole di laminazione; - il calore assorbito dalla cella frigorifero è 35kW; determinare: - la potenza fornita ad ogni compressore; - il rendimento del ciclo.

3 IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE CON CAMERA DI SEPARAZIONE (liquido - vapore) E COMPRESSIONE A DUE STADI 10. Si consideri un impianto frigorifero a compressione di vapore con camera di separazione liquido-vapore. Sapendo che: - l impianto i deve mantenere un locale l alla temperatura di -30 C; - l ambiente esterno si trova a 20 C; - il fluido evolvente è R134a; - all uscita del condensatore il fluido è liquido saturo; - dopo una prima laminazione la miscela entra nella camera di separazione dalla quale il liquido viene laminato fino alla pressione di vaporizzazione mentre il vapor saturo viene miscelato al fluido che esce dal compressore a bassa pressione; dopo la miscelazione il fluido viene compresso fino alla pressione di condensazione; - all uscita dalla camera di separazione liquido-vapore la frazione di vapor saturo (rispetto alla portata totale di fluido) è pari al 27%; - all uscita dell evaporatore il fluido è vapor saturo; - la portata totale che evolve nell impianto è pari a 0.10 kg/s; - i compressori hanno un rendimento isoentropico pari al 90%; determinare: - il rendimento termodinamico (o coefficiente di prestazione) dell impianto con camera di separazione liquidovapore; - la potenza meccanica spesa dai compressori; - la pressione a cui lavora la camera di separazione liquido-vapore; - la potenza termica sottratta alla cella frigorifero; - il rendimento termodinamico (o coefficiente di prestazione) dell impianto senza camera di separazione liquidovapore, e quindi con un unica laminazione dalla pressione di condensazione fino a quella di vaporizzazione. FT

4 13. IMPIANTO FRIGORIFERO AD ARIA CON RIGENERATORE

5 IMPIANTO FRIGORIFERO AD ARIA CON RIGENERATORE 13. In un impianto frigorifero, che opera secondo un ciclo Joule inverso ad aria, per poter raggiungere temperature dell aria in ingresso nell espansore più basse dell ambiente esterno, viene inserito un rigeneratore (scambiatore di calore) che raffredda l aria laria prima di entrare nell espansoreespansore a spese dell aria a monte del compressore. Sapendo che: - l aria laria entra nel compressore alla temperatura di 270K ed alla pressione di 1 bar; - il rapporto di compressione è pari a 3; - il compressore e l espansore hanno un rendimento isoentropico pari a 0.92; - il carico termico del locale da smaltire è pari a 3 kw; - l aria entra nell espansore alla temperatura di 272 K; - l aria prima di entrare nel compressore viene riscaldata nel rigeneratore in cui entra a 250 K e ne esce alla temperatura di ingresso dell aria nel compressore; - il rigeneratore ha un rendimento unitario; determinare: gli stati termodinamici del ciclo; - la portata di aria che evolve nell impianto; - la potenza termica scambiata nel rigeneratore; - il rendimento del ciclo con rigeneratore

6 CICLO DI LIQUEFAZIONE DELL ARIA 14. Un ciclo Linde di liquefazione dell aria presenta le seguenti caratteristiche: una portata di aria pari a 0.5 kg/s viene aspirata alla pressione di 1 bar e alla temperatura di 290K; l aria subisce cinque compressioni aventi lo stesso rapporto di compressione fino alla pressione massima di 100 bar; ogni compressione o e comincia c alla a stessa temperatura a di ingresso pari a 290 K; alla fine delle compressioni l aria entra in uno scambiatore di calore da cui esce alla temperatura incognita Ti; un ulteriore raffreddamento viene ottenuto inviando l aria in un rigeneratore (scambiatore di calore), che porta l aria alla temperatura di 160 K; l aria attraversa la valvola di laminazione fino a portarsi alla pressione di 1 bar. la portata di aria liquida viene quindi separata dalla portata di aria secca; quest ultima viene inviata nel rigeneratore di cui sopra, riscaldandosi fino alla temperatura di 200 K. Determinare: la portata di aria liquida che viene prodotta dall impianto; la temperatura T i di ingresso nel rigeneratore dell aria in pressione; gli stati termodinamici del ciclo; la potenza meccanica fornita dai compressori; la potenza termica totale ceduta all ambiente esterno

7 IMPIANTO FRIGORIFERO AD ARIA CON RIGENERATORE 15. Un locale viene mantenuto alla temperatura di -30 C con un impianto ad aria che opera con un ciclo Joule inverso con rigeneratore. Il ciclo presenta le seguenti caratteristiche: - l aria aspirata dal locale prima di entrare nel compressore attraversa un rigeneratore (scambiatore di calore) dal quale esce ad una temperatura superiore ; - il rapporto di compressione è pari a 2; - dopo la compressione il fluido cede calore all ambiente esterno fino a portarsi ad una differenza di temperatura con l ambiente stesso pari a 5 C; - l ambiente esterno si trova a 25 C; - per raffreddare ulteriormente l aria prima dell espansione viene utilizzato il rigeneratore di cui sopra; - la portata di aria evolvente è 0.10 kg/s; - la potenza termica da sottrarre al locale è 1 kw; Determinare: - gli stati termodinamici del ciclo; - il lavoro netto del ciclo; - il coefficiente di prestazione o rendimento termodinamico dell impianto

8 13. IMPIANTO FRIGORIFERO AD ARIA CON RIGENERATORE