Termodinámica

 

Análisis de costos de operación exergoeconómicos a un ciclo teórico de refrigeración por compresión de vapor usando HFC-134a

 

Exergoeconomic operation cost analysis to theoretical compression refrigeration cycle of HFC-134a

 

R. Lugo-Leyte¹, M. Salazar-Pereyra²*, O. A. Ruiz-Ramírez², J. M. Zamora-Mata¹ y E. V. Torres-González²

 

¹ Universidad Autónoma Metropolitana - Iztapalapa. Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidráulica. Av. San Rafael Atlixco No. 186, Col. Vicentina, 09340, Iztapalapa, México, D.F.

² Tecnológico de Estudios Superiores de Ecatepec. División de Ingeniería Mecatrónica e Industrial. Av. Tecnológico, Esq. Av. Hank González, (Col. Valle de Anáhuac, 55210, Ecatepec, Estado de México, México. * Autor para la correspondencia. E-mail: msalazar@tese.edu.mx Tel. 50 00 23 00 ext. 29

 

Recibido 9 de Enero de 2012
Aceptado 20 de Septiembre de 2012

 

Resumen

Se realizó un análisis termodinámico y exergoeconómico a un sistema de refrigeración por compresor de vapor usando HFC-134a. Se obtuvieron las propiedades de los estados termodinámicos del ciclo y se hizo un análisis paramétrico del coeficiente de operación, de la eficiencia exergética, de la potencia suministrada al compresor y del flujo de refrigerante para una potencia frigorífica dada. Se generó la estructura productiva de los equipos del sistema, y a partir de esta se realizó el análisis exergoeconómico, obteniendose los recursos, los productos y las irreversibilidades de cada equipo, con base a éstos se evaluaron los costos de operaciones exergéticos y exergoeconómicos, variando la temperatura ambiente y la temperatura de refrigeración. Para la República Mexicana, la variación de la temperatura ambiente en promedio fue de 20 ^oC a 35 ^oC; por ejemplo, para este intervalo de temperaturas y para una presión atmosférica de 1 bar, una temperatura frigorífica de -5 °C y una potencia frigorífica de 5 TR, el coeficiente de operación del ciclo estuvo en un intervalo de 6.5 a 4, la eficiencia exergética de 49 a 30%, el costo de operación exergetico de 4.5 a 10 kW y el costo de operación exergoeconómico de 3.7 a 8.5 $/h.

Palabras clave: costos de operación, exergoeconómico, eficiencia exergética, coeficiente de operación, sistema de refrigeración.

 

Abstract

In this paper, a thermodynamic analysis and an exergoeconomic analysis were applied to vapor compression refrigeration cycle with refrigerant HFC-134a. The thermodynamics properties of the each state of the system were calculated and a parametric; analysis of the coefficient of performance, the exergetic efficiency, the power input to the compressor and the mass flow rate of HFC-134a was performed for a given refrigeration capacity. The productive structure of the equipment of the system was generated; in addition, an exergoeconomics analysis was made. We obtained the resources, products and the irreversibilities of each equipment, the exergetic operation cost and the exergoeconomicr operation cost in function of the environmental temperature and the refrigerated spaced temperature. For the Mexican Republic, the variation of the environmental temperature ranged between 20^o C and 35^oC in average. For this interval of temperatures and atmospheric pressure of 1 bar, refrigerated spaced temperature of -5^oC and for a refrigeration capacity of 5 TR, the coefficient; of performance of the refrigeration cycle was 6.5 to 4, the exergetic efficiency was 4-91 to 30%, the exergetic operation cost was 4.5 to 10 kW and the exergoeconomic operation cost was 3.7 to 8.5 $/hr.

Keywords: operation cost, exergoeconomic, exergetic efficiency, coefficient performance, refrigeration system.

 

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