Este tipo de circuito es utilizado principalmente en frío industrial, con amoníaco como fluido refrigerante.
Una de sus aplicaciones clásicas es la producción de agua helada para la industria lechera
En este caso, el evaporador es sumergido en el tanque que contiene agua helada. El fluido es expandido a un depósito separador: el líquido cae por gravedad al fondo del depósito y se separa del vapor que tiende a subir. Para evitar que gotitas de líquido no sean llevadas hacia la aspiración, estos depósitos están calculados parar que la velocidad del fluido (v) no supere los 0,5 mis.
El fenómeno de gravedad lleva al líquido hacia abajo y el evaporador se llena. Se dice que el evaporador funciona en régimen inundado.
El intercambio de calor con el agua provoca la evaporación parcial del líquido. La densidad, de la mezcla líquido-vapor resultante, es inferior a la del líquido que desciende del depósito. Esta diferencia de densidad hace subir la mezcla que es permanentemente empujada por el líquido (más pesado) que viene del depósito, lo que mantiene una recirculación del fluido en el evaporador
...La totalidad del vapor, el que resulta de la expansión más el que viene del evaporador, es aspirado por el compresor en la parte superior del depósito.
Para evitar todo riesgo de arrastre de líquido, la altura de separación (distancia entre el tubo de aspiración y el nivel del líquido) no es nunca inferior a 30 cm. La altura de aspiración es a considerar en el caso más desfavorable: instalación en parada y evaporador caliente para tener en cuenta la subida del nivel por la dilatación del líquido. Esto permite prevenir el riesgo de golpe de líquido al arranque.
La recirculación sólo se para si el intercambio de calor con el agua se acaba, es decir cuando el agua está prácticamente a la misma temperatura que el fluido.
En principio, el título de mezcla líquido-vapor que retoma al depósito es de unos 0,3 a 0,5 (es decir que consta de 30 a 50% de vapor). La totalidad de los vapores producidos sonaspirados por la parte alta del depósito separador, lo que evita todo arrastre de líquido haciael compresor.
Este vapor aspirado está en estado saturado (tiene la misma temperatura que el líquido) y la tubería de aspiración de estas instalaciones es corta y está aislada, lo que limitaconsiderablemente el recalentamiento en la aspiración.
En estas instalaciones, el recalentamiento del vapor en la aspiración es raramente superior a 5 oC.
El trazado del ciclo da un gráfico parecido al de la figura
El punto 5 representa al líquido que sale del depósito (su presión y su temperatura son leídas en el manómetro BP).
El punto 6 está a la misma temperatura que el punto 5 pero su presión es ligeramente superior (peso de la columna del líquido).
El punto 7 es dificil de medir y su trazado es determinado, aproximadamente, por el cálculo.
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