制冷原理與裝置作業(yè)-答案

1、第1,2章習(xí)題1. R22從壓縮機(jī)排出時的壓力為，溫度為 90C，試確定該制冷劑此時的比體 積，比焓，比熵和過熱度。答：通過查 R22的 lgp-h 圖可以得出：v= kg，h=kg，s=， ts=C, t= C。2. 在lgp-h圖上標(biāo)出制冷劑R134a在壓力為比焓為500kJ/kg的點(diǎn)，并說明 其處于什么狀態(tài)（畫簡圖標(biāo)出）。答：如圖所示，該點(diǎn)處于過熱狀態(tài)。3. 寫出下列制冷劑的化學(xué)分子式，并將“ R換成可判別其是否破壞臭氧層情況的新代號。R12, R50, R23, R13, R32, R14, R115 R22, R134a R600a R123答：各制冷劑的分子式和新代號如下表所示：制

2、冷劑分子式新代號R12CF2CI2CFC12R50CHHC50R23CHFHFC23R13CF3ClCFC13R32CHF2HFC32R14CF4FC14R115GF5CI 或 CClCFaCFC115R22CHFCIHCFC22R134aCHF4或 CHFCFHFC134aR600aC4H。或 CH(Ch)3HC600aR123GHBCI2或 CHC2CBHCFC1234. 已知R134a的標(biāo)準(zhǔn)(正常)氣化潛熱R =kg，試對例2 - 1的第(5)步重新計(jì) 算氣化熱r,飽和液體的比焓hs1和飽和液體的比熵 V。答：(1)根據(jù)飽和蒸氣壓公式(2-2):InPra。31(1Tr)32(1Tr)1

3、.583(1)384(1Tr)785。 亦/人t b= C。計(jì)算在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力(p b= x 105 pa)下的飽和溫度，得 根據(jù)氣化熱公式(2-3):rrs(1)0-38s 1Tbr可以計(jì)算出-20 C下的氣化熱為：r 214.86253374.1,246.86374.10.38kJ/kg已經(jīng)該溫度下的飽和蒸氣比焓和比熵分別為：hsv 384.7 kJ/kg , s； 1.7347kJ/。由于飽和液體的比焓等于飽和蒸氣的比焓減去氣化熱，飽和液體的比熵等于 飽和蒸氣的比熵減去氣化熱與絕對溫度的商，所以：飽和液體的焓為：hs 384.7 210.8 = kJ/kg;飽和液體的熵為：s； s；

4、-1.73472108 = kJ/T2535. 試說明礦物潤滑油和聚酯類潤滑油分別用于哪些制冷劑答：礦物潤滑油用于 R11、R12 R600a R22等極性較弱或非極性制冷劑中, 聚酯類潤滑油用于R134a R407C等極性較強(qiáng)的制冷劑中。6. 請說明ODPI勺含義,請說明GWP, HGWP, TEWI含義及相互關(guān)系答：ODP是Ozone Depletion Potential的縮寫，表示對大氣臭氧層消耗的潛 能值，以R11作為基準(zhǔn)值，其值被人為規(guī)定為GWP是 Global Warming Potential的縮寫，表示對溫室氣體排放入大氣后所直接造成的全球變暖效應(yīng)，以 CO2 為基準(zhǔn)，規(guī)定其

5、值為。HGW也是表示溫室氣體排入大氣后所直接造成的全球變暖效應(yīng)，以R11為基準(zhǔn)，規(guī)定其值為，HGW值是GW值的3500倍。TEWI是Total Equivale nt Warmi ng Impact的縮寫，表示溫室氣體的總等效溫室效應(yīng)，包括兩部分：第一部分是直接溫室效應(yīng)( Direct Warming Impact )， 它是指溫室氣體的排放、泄漏以及系統(tǒng)維修或報(bào)廢時進(jìn)入大氣后對溫室效應(yīng)的影 響，可以表示為溫室氣體的 GWPfi與排放總和的乘積；第二部分是間接溫室效應(yīng) (Indirect Warming Impact )，使用這些溫室氣體的裝置因耗能引起的二氧化碳 排放所帶來的溫室效應(yīng)。18第

6、 3 章 習(xí)題1. 蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中的主要設(shè)備和輔助設(shè)備有哪些各自的主要作用 是什么主要設(shè)備：(1) 壓縮機(jī) ：通過壓縮使制冷劑由低溫低壓的蒸汽變?yōu)楦邷馗邏簹怏w，完成 壓縮過程。(2) 冷凝器 ：高溫高壓過熱制冷劑氣體在冷凝器中冷卻冷凝成制冷劑液體， 完成冷卻過程。(3) 節(jié)流元件 ：壓力、溫度降低，節(jié)流前后焓值不變，完成降溫過程。(4) 蒸發(fā)器 ：低溫低壓兩相制冷劑吸熱蒸發(fā)，變成低溫低壓制冷劑氣體，完 成制冷過程。輔助設(shè)備：(1) 干燥過濾器 ：去除制冷系統(tǒng)中的微量水分和雜質(zhì)，一般安裝在節(jié)流元件 之前。(2) 油分離器 ：一般安裝在壓縮機(jī)排氣口，分離制冷劑和潤滑油，使大部分 潤滑油會到壓

7、縮機(jī)，在螺桿壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)中常用，在多級得低溫制冷系統(tǒng)中為 了防止低溫下潤滑油凍結(jié)的危害也常安裝油分離器。在家用空調(diào)和冰箱中一般不 使用。(3) 儲液器 ：在中大型制冷系統(tǒng)中使用，一般安裝在冷凝器之后，節(jié)流元件 之前，可調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的制冷劑循環(huán)量，安裝儲液器的制冷系統(tǒng)對制冷劑的充注 量相對不敏感。(4) 氣液分離器 ：一般安裝在壓縮機(jī)的吸氣口與蒸發(fā)器的出口之間，防止壓 縮機(jī)液擊。(5) 回?zé)崞?：在有回?zé)岬闹评湎到y(tǒng)中使用，使冷凝器出口的高壓常溫制冷劑 液體與蒸發(fā)器出口的低壓低溫制冷劑蒸氣進(jìn)行熱交換，使得進(jìn)入節(jié)流元件的制冷 劑液體過冷，進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣口得制冷劑蒸氣過熱，防止壓縮機(jī)吸入制冷劑液體。

8、(6) 高低壓保護(hù)器 ：高壓保護(hù)器安裝在壓縮機(jī)排氣口，以毛細(xì)管引入排氣壓 力進(jìn)入高壓保護(hù)器，當(dāng)排氣壓力過高時，使壓縮機(jī)停機(jī)以壓縮機(jī)；低壓保護(hù)器安 裝在壓縮機(jī)吸氣口，以毛細(xì)管引入吸氣壓力進(jìn)入低壓保護(hù)器，當(dāng)吸氣壓力過低時， 使壓縮機(jī)停機(jī)以壓縮機(jī)。(7) 過冷器 ：安裝于冷凝器之后，節(jié)流元件之間，對冷凝器出口的制冷劑進(jìn) 行進(jìn)一步的冷卻，以保證節(jié)流前的制冷劑過冷，可提高制冷系統(tǒng)的制冷量，并防 止兩相高壓制冷劑進(jìn)入節(jié)流元件，一般小型制冷系統(tǒng)不使用，回?zé)崞骶哂羞^冷器 得功能。2. 何謂制冷系數(shù)何謂熱泵制熱系數(shù)制冷系數(shù)與熱泵制熱系數(shù)的值范圍如 何制冷系數(shù)： （COP, Coefficient Of Perf

9、ormanee）,是指單位功耗所能獲得的冷量。也稱制冷性能系數(shù)，是制冷系統(tǒng)（制冷機(jī)）的一項(xiàng)重要 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。制冷性能系數(shù)大，表示制冷系統(tǒng)（制冷機(jī)）能源利用效率高。 這是與制冷劑種類及運(yùn)行工作條件有關(guān)的一個系數(shù)，為一無量綱數(shù)。一般蒸氣壓縮制冷空調(diào)系統(tǒng)的 COP值為左右（國內(nèi)），國外最高可達(dá)6左 右（日本）。家用冰箱的COL般為一左右。（2）熱泵制熱系數(shù)：稱為熱泵系數(shù)， 或者h(yuǎn)表示，單位制熱量與 單位功耗之比。在同一套熱泵系統(tǒng)中，同一溫區(qū)時有：二 1+，對于蒸氣壓縮系統(tǒng)，其熱泵系數(shù)大于1。3. 在什么情況下把壓縮機(jī)吸氣口處的制冷劑蒸氣過熱稱為“有害過熱”制冷劑蒸氣在被冷卻空間以外吸取環(huán)境空氣的熱

10、量而過熱，這種過熱稱為“有害過熱”或者“無效過熱”。4. 將教材圖3-13的實(shí)際循環(huán)表示在T S圖上。5-66-1s:可看作是先等壓過熱到a，再由a等焓節(jié)流到1s1s-2s :壓縮過程，實(shí)際并不是絕熱等熵壓縮。2s-b :排氣過程的冷卻情況b-c :排氣管中的壓降c-3-4:冷凝冷卻過程，有流動阻力損失。所以向左下傾斜4-5 :實(shí)際節(jié)流同環(huán)境有熱交換，所以熵增加。5. 一蒸汽壓縮制冷理論循環(huán)，用 R22作制冷劑，蒸發(fā)溫度-5 C，冷凝溫 度30C,在壓-焓圖上畫出該循環(huán)，并計(jì)算：（1）單位壓縮功；（2）單位制冷量；（3）單位冷凝負(fù)荷；（4）制冷系數(shù)。 查R22的飽和狀態(tài)表和lgp-h圖的以下參

11、數(shù):hi = kg, h 3 =h 4 = kg, h 2 = kg.（1）單位制冷量 q o=hi-h3=hi-h 4二單位理論功 w o=hj-h 1=單位冷凝 負(fù)荷q k=h2-h 3=制冷系數(shù) =qc/wo=igp J(Mp)h6. 某制冷系統(tǒng)的制冷劑為R22,產(chǎn)冷量為80kW采用蒸汽壓縮的回?zé)崂?論循環(huán)。蒸發(fā)溫度為-10 C,吸氣過熱度 tR=10C，冷凝溫度為42 C。計(jì)算：（1）制冷壓縮機(jī)進(jìn)口處的制冷劑體積流量；（2）回?zé)崞鞯呢?fù)荷；（3）壓縮 機(jī)的功率；（4）蒸發(fā)器入口處混合物中蒸汽分?jǐn)?shù)，分別以質(zhì)量分?jǐn)?shù)和體積分 數(shù)表示。查R22的飽和狀態(tài)表、過熱蒸汽表和lg-h圖的以下參數(shù)：h1

12、=410kJ/kg, h 2 = 450 kJ/kg, h 3 =252kJ/kg. h =401kJ/kg , h4，= kJ/kg v= m 3/kg , v=kg , v1= m3/kg由回?zé)崞鞯臒崞胶怅P(guān)系h 1-h 0=h3-h 3即 410-40 仁252-h3得 h 3 =243kJ/kg=h4所以，回?zé)崞鞯膯挝回?fù)荷為h 1-h 0=9 kJ/kg(1) 單位質(zhì)量制冷量q0=h0-h4=401-243=158kJ/kg質(zhì)量流量壓縮機(jī)進(jìn)口體積流量q(2)回?zé)崞鞯呢?fù)荷為(3) 單位理論功壓縮機(jī)功率(4) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)x為:qm=Q/q o=8O/158=O.5O6kg/s3v=c|mX v

13、i= x =0.035m/sQ=qm*9=9*=w o=h2-h i =450-410=40kJ/kgh4h4xh0h4243 188.4401188.40.26所以其蒸氣與液體的體積比込；吐亙蘭30.30.74 v 0.74 0.7587所以蒸汽的體積分?jǐn)?shù)y為:30.330.3 10.968w=w0 Xq m=40X =7. 欲以一臺106F ( 6FS1C)型壓縮機(jī)配給一座小型冷藏庫，庫溫要求 tc=-10C。水冷冷凝器的冷卻水平均溫度tw=30C，試作運(yùn)行工況下制冷機(jī)系統(tǒng) 的熱力計(jì)算。已知壓縮機(jī)參數(shù)：缸徑 D=100mm行程s=70mm氣缸數(shù)Z=6,轉(zhuǎn) 數(shù)n=1440r/min，蒸發(fā)器傳

14、熱溫差取 t=10C，且出口處有5C過熱度，吸氣 管路過熱也為5C,冷凝器的傳熱溫差取 t k= 5C,出口液體過冷溫度為32C, 壓縮機(jī)的機(jī)械效率n m=，指示效率n i =，輸氣系數(shù)入=，制冷劑選用 R22,求 q,q v,w0,Wi, 0, i,q vh,q vs,q m,Q,P0,Pi,Pe,Qk。解：根據(jù)已知條件，制冷機(jī)在以下工況運(yùn)行(如上圖所示)t k=t + t k=30+5=35C10=t c- 10=-10-10=-20 Ct1 =t0+5+5=-20+5+5=-10C13=32 r查R22熱力性質(zhì)圖表可得:點(diǎn)號p( MPat ( r)h (kJ/kg)u(m3/kg)1-1

15、51-102332q,q v,Wo,Wi , 0, i ,q vh,q vs,q m,Qo,P 0,P i ,P e,Qk循環(huán)計(jì)算如下：(1)單位質(zhì)量制冷量qo=hi-h4= kJ/kg(2) 單位容積制冷量qv= qo/ u = = kJ/m 3(3) 理論比功wo= h2-h1 = kJ/kg(4) 指示比功w=wo/ n i = kJ/kg(5) 制冷系數(shù) 0=q/W0= =e i= q0/Wi=(6) 理論輸氣量qvh = D2s nZ = 0.012 0.07 1440 6/60= m3/s 44(7) 實(shí)際輸氣量3qvs = qvh =0.079 0.60.0474m /s(8)

16、制冷機(jī)的工質(zhì)流量qn_qv1=0474i 0.09520.5kg /s(9) 制冷機(jī)的總制冷量Q=qmq00.5 161.52 80.76kW(10) 壓縮機(jī)的功率消耗理論功率：P0=qmw0=*=指示功率：P= qmw=*=軸功率:m33.830.937.59kW(11) 冷凝器的熱負(fù)荷h2s=h仁 +=404.02244840402 =kgi0.65Q=qm(h2s h3) 0.5(471.68 239.2) 116.23kW第四章習(xí)題答案1. 描述兩級壓縮制冷循環(huán)和復(fù)疊壓縮制冷循環(huán)。答：兩級壓縮制冷循環(huán)：是制冷劑氣體從蒸發(fā)壓力提高到冷凝壓力的 過程分兩個階段（先經(jīng)低壓級壓縮到中間壓力，中

17、間壓力下的氣體經(jīng)過中間 冷卻后再到高壓級進(jìn)一步壓縮到冷凝壓力）的制冷循環(huán)。根據(jù)中間冷卻過程 和節(jié)流次數(shù)不同， 兩級壓縮制冷循環(huán)主要分為： 一級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)， 一級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)；兩級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)，兩級節(jié)流中間 不完全冷卻循環(huán)。以解決較大壓比時 , 壓縮機(jī)輸氣系數(shù)或效率太低和排氣溫度 過高問題。復(fù)疊壓縮制冷循環(huán)：使用兩種或兩種以上的制冷劑，由兩個或兩 個以上的單級或雙級壓縮制冷循環(huán)組成。高溫級使用中溫制冷劑，承擔(dān)高溫 段的制冷，低溫級使用低溫制冷劑，承擔(dān)低溫段的制冷，系統(tǒng)之間采用冷凝 蒸發(fā)器銜接起來，高溫級的中溫制冷劑在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)制冷，使低溫級 的低溫制冷劑在冷凝蒸

18、發(fā)器內(nèi)被冷凝成液體，確保低溫工質(zhì)得到冷凝，以獲 得較低的制冷溫度。2. 說明采用兩級壓縮循環(huán)與復(fù)疊壓縮循環(huán)的原因。 答：為獲得低溫而采用兩級壓縮或復(fù)疊壓縮制冷循環(huán)，主要有兩方面原 因：（1）單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓比的限制； （2） 制冷劑熱物理特性的限制。 所 以，為了獲得比較低的溫度（一40一60C）,同時又能使壓縮機(jī)的工作 壓力控制在一個合適的范圍內(nèi)，就要采用兩級壓縮循環(huán)。為了獲得更低的溫 度（60120C）,同時又能使壓縮機(jī)的工作壓力控制在一個合適的范圍 內(nèi)，就要采用復(fù)疊循環(huán)。一般，兩個單級壓縮制冷循環(huán)復(fù)疊用于獲取 60 80C低溫；三個單級壓縮制冷循環(huán)復(fù)疊用于獲取 80120C低溫。3

19、. 根據(jù)節(jié)流級數(shù)和中間冷卻方式不同，兩級壓縮制冷循環(huán)分哪些基本形式并分別在炯P-h圖上表示出一級節(jié)流的二種中間冷卻循環(huán)。答：根據(jù)中間冷卻過程和節(jié)流次數(shù)不同，兩級壓縮制冷循環(huán)主要分為：一 級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)， 一級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)； 兩級節(jié)流中間完全 冷卻循環(huán)，兩級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)。一級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)：一級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán):4. 兩級壓縮制冷機(jī)與復(fù)疊式制冷機(jī)的起動特性有何異同為什么答：兩級壓縮制冷機(jī)的起動，應(yīng)先起動高壓級壓縮機(jī)，等到滿足低壓級壓 縮機(jī)的電動機(jī)配用功率后，再起動低壓級壓縮機(jī)。以保證高低壓級壓縮機(jī)電動 機(jī)的功率配備得到合理的利用。復(fù)疊式制冷機(jī)起動時，應(yīng)先起

20、動高溫級，使低溫級制冷劑在冷凝蒸發(fā)器內(nèi) 得以冷凝，當(dāng)冷凝壓力不超過1600kPa時，可起動低溫級，保證系統(tǒng)安全投入 運(yùn)行。在低溫級系統(tǒng)設(shè)置了膨脹容器的情況下， 高溫級和低溫級可以同時起動。5. 一套中間完全冷卻、一級節(jié)流兩級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，選用氨作為制 冷劑，其工作條件：制冷量 QO=150KW冷凝溫度Tk=40C,中間冷卻器中過冷盤 管的冷端溫差為5C;蒸發(fā)溫度T0= - 40C;管路有害過熱 T=5C;中間溫度取- 5C。設(shè)咼、低壓級壓縮機(jī)的絕熱效率和指示效率分別為n g=、n ig =n d=、n id=,高、低壓級壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)分別為入g=、入d=,試對該系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算。答：本題

21、目p-h圖如圖所示I Ohh?所以低壓級壓縮機(jī)的制冷劑流量h2 Aid1636.8 1419.30.831419.3根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系qmdQo150q01207.011681.35kJ / kg0.124kg / sq md h2 qmd (h5 h8 ) (qmg qmd ) h5 qmg h3h2h8qmg qh3h50.124 16835 19&251454.35 385.960.172kg /s(2) 低壓級壓縮機(jī)的理論輸氣量qvsdqmdv1qvhddd0.124 1.5880.650.303m3 / s循環(huán)各狀態(tài)點(diǎn)熱力參數(shù)見下表:狀態(tài)占八、01223445789P(Bar

22、)t( C)-40-35-540-50-40h(kJ/kg )v(m3/kg)(1)單位質(zhì)量制冷量q。ho h9 1405.26 198.25 1207.01kJ/kg高壓級壓縮機(jī)的理論輸氣量qvhggqmgV3g0.172 0.340.730.08m3/s(3) 低壓級壓縮機(jī)的實(shí)際功率Ped40.25 kwqmdWdqmd(h2 hi)0.124 (1636.8 1419.3)0.67高壓級壓縮機(jī)的實(shí)際功率pegqmgWgqmg (h4 也)0.172 (1668.42 1454.39)0.752.59kw所以，理論制冷系數(shù)Q0qmdWdqmg Wg15026.97 36.812.35實(shí)際制

23、冷系數(shù)srQ0pedpeg1501.6240.2552.59(4) 冷凝器的理論熱負(fù)荷人4h4h3-3h3166842 1454391454.391706.19ig0.85Qkqmg(h4h5)0.172 (1706.19 385.96)227.08kw6. 某冷庫需要建設(shè)一套兩級壓縮中間完全冷卻的制冷循環(huán)，制冷劑為 R717。其工作條件為：制冷量Q=100kw,冷凝溫度t k=40C,蒸發(fā)溫度10= -30 C, 假設(shè)中間溫度tfOC，壓縮機(jī)吸氣有害過熱度 t1=5C，冷凝器的過冷度 12=5 C，咼壓液體在中間冷卻器的進(jìn)出口溫差13=8 Co試計(jì)算：(1) 該制冷循環(huán)過程中高壓級、低壓級制

24、冷劑的質(zhì)量流量；(2) 該制冷壓縮循環(huán)中高壓級、低壓級制冷劑的理論輸氣量(高壓級輸氣系數(shù)取入g=，低壓級輸氣系數(shù)取入d=)；(3) 該制冷系統(tǒng)的理論制冷系數(shù)；(4) 冷凝器的理論熱負(fù)荷。答:本題目p-h圖如圖1t5tkt240535 Ct5t6t3Ct6t5t3358 27循環(huán)各狀態(tài)點(diǎn)熱力參數(shù)見下表:狀態(tài)占八、0123455660P(Bar)t( C)-204035027-3-3500h(kJ/kg )v(m3/kg)igp3圖 1 R717 的 lgp-h 圖(1) 單位質(zhì)量制冷量q。h0h61421.05 324.561096.49kJ/kg所以低壓級壓縮機(jī)的制冷劑流量qmdQ0100q0

25、1096.490.0912kg /s根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系qmdh1qmd(h5 h6 )(qmg qmd ) h5qmgh2h|h61607.02324.56qmgqmd0.0912 -0.1067 kg / sh2h51459.65363.16(2) 低壓級壓縮機(jī)的理論輸氣量qvhdqvsdqmdv00.0912 0.9830650.1379m3/s高壓級壓縮機(jī)的理論輸氣量qvhgqvsgqmgV2g0.1067 0.2880730.0421m3/s(3) 低壓級壓縮機(jī)的理論功率PdqmdWdqmd(h1 h)0.0912(1607.02 1435.09)15.68kw高壓級壓縮機(jī)的理

26、論功率Pgqmg wgqmg(h3 h2)0.1067(1643.86 1459.65)19.66kw所以，理論制冷系數(shù)QPdPg10015.68 19.662.83(5) 冷凝器的理論熱負(fù)荷Qk qmg (h3 h5)0.1067 (1643.86 363.16)136.65kw7. 某實(shí)驗(yàn)冷庫采用R22兩級壓縮一級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)和R23單級壓縮組成的復(fù)疊制冷循環(huán)，制冷系統(tǒng)的總制冷量Q=150kw,高溫部分的冷凝 溫度t kg=35C,低溫部分的蒸發(fā)溫度10=-60 C,低溫部分的冷凝溫度t kd=-30 C, 低溫部分采用回?zé)嵫h(huán)(高溫部分未回?zé)?，回?zé)崞髦袣怏w溫升t1=10C,高

27、溫部分的高壓液體在中間冷卻器中的溫降厶12=30C，冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差厶ta=5C，高溫級中間溫度t f-5 C。試作理論循環(huán)計(jì)算：(1) 低溫級壓縮機(jī)制冷劑的質(zhì)量流量；(2) 高溫級中高、低壓級制冷劑的質(zhì)量流量;(3) 低溫級壓縮機(jī)的理論功率；(4) 高溫級中高、低壓級壓縮機(jī)的理論功率;(5) 該制冷循環(huán)的理論制冷系數(shù)。答：下圖是復(fù)疊壓縮制冷循環(huán)高溫部分 R22和低溫部分R23的lgp-h圖由題意可知：t1 t0 t1 t150 Ctg t10t2 t10 5 Ctkd t0 gt3 tg 35 C復(fù)疊壓縮高溫部分R22勺lgp-h圖Igp循環(huán)各狀態(tài)點(diǎn)熱力參數(shù)見下表:狀態(tài)占八、012344

28、P(Bar)t( G60503060h(kJ/kg )334373154v(m3/kg)狀態(tài)占八、56778991010P(Bar)t( G35535-55-35h(kJ/kg )v(m3/kg)由回?zé)崞鞯臒崞胶怅P(guān)系h hb h3 h4 h4146.33kJ/kghr h4所以，低溫級壓縮機(jī)單位制冷量q0d h0 h4，334 146.33187.67kJ / kg低溫級壓縮機(jī)的制冷劑質(zhì)量流量qmdQ01500.799kg/sq0d187.67冷凝蒸發(fā)器的負(fù)荷Qkdqmd(h2h3)0.79 (373 154)173.01kw忽略冷凝蒸發(fā)器漏熱量，則可得QkdQ0d173.01kw(2)查復(fù)疊

29、壓縮高溫部分R22的熱力性質(zhì)圖表得以下參數(shù)q0d h5 ho，390.89 205.58185.31kJ/kg所以,高溫級中低壓級壓縮機(jī)制冷劑流量,Q0d，173.01/qmd石簡 0.934kg/S(qmg qmd )h9qmd (h9hi0) (qmg qmd)hy彳得qmgqmd牛hyh10403.05 205.58934 403.05 242.79呱怡所以,混合狀態(tài)點(diǎn)7,由(qmg qmd )hy qmd h6qmghy得hyh7應(yīng)皿(h6 hy)403.05h7 110403.05 242.79403.05 205.58 8.53 4035)號6%查R22物性圖得h 8=kg(3)

30、低溫級壓縮機(jī)的理論功率Pod qmd(h2 hj 0.799 (373 341.67)25.03kw(4) 高溫級中高壓級壓縮機(jī)的理論功率p0g qmg (h8 h7)1.15 (448.26415.61)37.54kw高溫級中低壓級壓縮機(jī)的理論功率P0d qmd (h6 h5)0.934(418.53 390.89)25.81kw(5)該制冷循環(huán)的理論制冷系數(shù)Q01501.69p0g p0d p0d 37.5425.8125.031822第5章習(xí)題1. 某單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)中吸收器的壓力為7mmHg(1 mmHgH 10-3kgf/cm2 ,1mmHg=,溶液泵進(jìn)口溫度T2=42C ;發(fā)

31、生器的壓力為70mmH象溶液 出口溫度為94C。求：1.溶液泵進(jìn)口處溶液濃度和焓值。2.發(fā)生器出口處溶液濃 度和焓值、所產(chǎn)生的冷劑蒸汽的焓值 h5、h4。3.單位制冷量。答：(1)由于知道溶液泵進(jìn)口處的壓力和溫度分別為 7mmH和 42 C，所以可 以從h- E圖上查出溶液泵進(jìn)口處的溶液濃度為 58%焓值為63kcal/kg。(2) 由于知道發(fā)生器出口處的壓力和溫度分別為70mmH和 94C，所以可以 從液相h- E圖上查出發(fā)生器出口處的溶液濃度為 %焓值為83kcal/kg 。查汽相h- E圖可以得出冷劑蒸汽的焓值為 h5 =738 kcal/kg , h4= 734 kcal/kg。(3)

32、 由 h- E 圖可查得：h1 =696 kcal/kg , h3=80 kcal/kg，所以單位制冷 量為：q0= h1 -h3=696-80=616 kcal/kg=kg。2. 某單效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的稀溶液和濃溶液濃度分別為Ea=58% Er=62%,溶液熱交換器中濃溶液的進(jìn)、出口溫度分別為 94C和60C，稀溶液的進(jìn)口 溫度42C。求：1.單位制冷劑循環(huán)量的溶液熱交換器熱負(fù)荷： 2.稀溶液的出口溫 度：3.如制冷劑的循環(huán)量為300Kg/h,求溶液熱交換器熱負(fù)荷。答：(1)由 h- E 圖可查得：h4=77 kcal/kg ，h8=67 kcal/kg，所以單位制 冷循環(huán)量的溶液熱交

33、換器熱負(fù)荷為：qt(a 1)(h4h8)(1)(h4hs)62(62581)(7767)145Kcal/kg(2)由h- E圖可查得：h2=63 kcal/kg，對于稀溶液側(cè)有：qt a(h? h?)，所以稀溶液的出口焓為:h7 牡 h2 qt -a h2145 62 5863 Kcal/kgar62由h- E圖可查得：t7=67 C(3) Qt D qt300 145 =43500 kJ/h= kJ/s3. 分別寫出單效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)、兩效溴化鋰吸收式制冷循環(huán)、氨水 吸收式制冷循環(huán)的熱平衡關(guān)系式；寫出對應(yīng)的蒸汽壓縮制冷循環(huán)能量平衡關(guān)系式； 對四個關(guān)系式的意義于以說明、對比。答：各制冷循

34、環(huán)的熱平衡或能量平衡關(guān)系式如下：（1）單效溴化鋰吸收式： Qg Q0 Qa Qk ，即發(fā)生器和蒸發(fā)器吸收的熱量 等于吸收器和冷凝器放出的熱量；（2）兩效溴化鋰吸收式： Qg1 Q0 Qa Qk ，即高壓發(fā)生器和蒸發(fā)器吸收的 熱量等于吸收器和冷凝器放出的熱量；（3）氨水吸收式： Qg Q0 Qa Qk QR ，即發(fā)生器和蒸發(fā)器吸收的熱量等 于吸收器、冷凝器和分凝器放出的熱量；（ 4）蒸汽壓縮式： W Q0 Qk ，即蒸發(fā)器吸收的熱量加上壓縮機(jī)輸入的功等 于冷凝器放出的熱量。通過比較單效溴化鋰和兩效溴化鋰制冷循環(huán)，可以發(fā)現(xiàn)：它們的熱平衡關(guān)系 式基本相同，雙效循環(huán)中驅(qū)動高、低壓發(fā)生器的熱量均來自于高

35、壓發(fā)生器吸收的 熱量。通過比較單、兩效溴化鋰循環(huán)和氨吸收式循環(huán)，可以發(fā)現(xiàn)：它們的熱平衡 關(guān)系式左邊部分基本相同，右邊部分略有不同，氨吸收循環(huán)多了分凝器放熱量Q R。 通過比較吸收式循環(huán)和蒸氣壓縮式循環(huán)，可以發(fā)現(xiàn)：蒸氣壓縮式循環(huán)左邊輸入能 量是由壓縮機(jī)輸入的機(jī)械能和蒸發(fā)器吸收的熱量兩部分組成，右邊輸出能量是由 冷凝器放出的熱量，比吸收式循環(huán)的關(guān)系式要簡單。4. 對于有回?zé)岷蜔o回?zé)岬膲嚎s式氣體制冷循環(huán)，如果工作的溫度范圍相同， 單位制冷量相同，那么兩者的理論制冷系數(shù)是否相同實(shí)際制冷系數(shù)是否相同為什 么答：根據(jù)公式推導(dǎo)，對于有回?zé)岷蜔o回?zé)岬膲嚎s式氣體制冷循環(huán)，如果工作 的溫度范圍相同，單位制冷量相同

36、，那么兩者的理論制冷系數(shù)是相同的，但是實(shí) 際制冷系數(shù)是不相同的，因?yàn)榛責(zé)嵫h(huán)壓力比小，以致壓縮機(jī)和膨脹機(jī)單位功也 小，其功率也小，因而大大減少了壓縮過程、膨脹過程以及熱交換過程的不可逆 損失，所以回?zé)嵫h(huán)的制冷系數(shù)比無回?zé)嵫h(huán)的要大。5. 簡述氣體渦流制冷、熱電制冷的工作原理答：氣體渦流制冷的工作原理： 經(jīng)過壓縮并冷卻到室溫的氣體 （ 通常是用空氣， 也可以用其他氣體如二氧化碳、氨等 ） 進(jìn)入噴嘴內(nèi)膨脹以后以很高的速度切線方向 進(jìn)入渦流室，形成自由渦流，經(jīng)過動能的交換并分離成溫度不相同的兩部分，中 心部分的氣流動能降低經(jīng)孔板流出，即冷氣流；邊緣部分的氣流動能增大成為熱 氣流從另一端經(jīng)控制閥流出

37、。所以渦流管可以同時得到冷熱兩種效應(yīng)。熱電制冷的工作原理：在兩種不同金屬組成的閉合線路中，若通以直流 電，就會使一個接點(diǎn)變冷，一個變熱，這稱為珀?duì)栙N效應(yīng)，亦稱溫差電現(xiàn)象。熱 電制冷亦名溫差電制冷、半導(dǎo)體制冷或電子制冷，就是以溫差電現(xiàn)象為基礎(chǔ)的制 冷方法，它是利用珀?duì)柼?yīng)的原理達(dá)到制冷目的。6. 教材上P115圖5 21所示的吸附式制冷系統(tǒng)只能作間歇式運(yùn)行，請嘗試 設(shè)計(jì)一套連續(xù)運(yùn)行的吸附式制冷系統(tǒng)。（允許多個沸石筒，系統(tǒng)用簡圖表示，配 以文字說明）答：連續(xù)運(yùn)行的吸附式制冷系統(tǒng)如下圖所示，該制冷系統(tǒng)有兩只吸附床A和 E,運(yùn)行時兩床交替處于吸附狀態(tài)和解吸狀態(tài)，每個循環(huán)周期的具體過程如下： 將余熱通

38、向吸附床A、冷風(fēng)通向吸附床E時，吸附床A處于解吸狀態(tài)，吸附床E 處于吸附狀態(tài)。此時打開閥門a和c,關(guān)閉閥門b和d,制冷劑從吸附床A解吸， 進(jìn)入冷凝器冷凝，然后經(jīng)過節(jié)流閥降壓降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器制冷，最后被吸附床E 吸附。當(dāng)吸附床A解吸完畢后，將余熱通向吸附床E、冷風(fēng)通向吸附床A,此時 吸附床E處于解吸狀態(tài)，吸附床A處于吸附狀態(tài)。此時打開閥門b和d,關(guān)閉閥門a和c,制冷劑從吸附床E解吸，進(jìn)入冷凝器冷凝，然后經(jīng)過節(jié)流閥降壓降溫后進(jìn) 入蒸發(fā)器制冷，最后被吸附床A吸附。系統(tǒng)不斷地重復(fù)以上的循環(huán)周期過程，就 可以連續(xù)地制取冷量。第六章習(xí)題答案1. 某殼管式冷凝器，水在管內(nèi)流動，R134a在殼側(cè)冷凝。冷凝器內(nèi)

39、有25X1.5mm的紫銅傳熱管計(jì)122根，l=1.3m，水側(cè)每流程的平均管數(shù)n=15根。 已知：當(dāng)冷凝熱量Q=,水在管內(nèi)流速 W=1.54m/s時，管內(nèi)壁平均溫度tw=21.6 C, 試求此時冷卻水的進(jìn)口和出口溫度 tfi、tfo答：冷卻水平均溫度應(yīng)低于管內(nèi)壁平均溫度，故設(shè)平均水溫為1tf(tfi tfo) 20 Co2查得管內(nèi)水受迫流動處于紊流區(qū)計(jì)算式 中的綜合物性參數(shù)為Bf 1878J/S020.8Bi Bf -70.2di水側(cè)換熱系數(shù):1878i Fi (twtf)對流換熱量:2.6m1 540.82025691.5w/m20.022 .1斤饑2 (tfitfo)105.81035619

40、.50.022 1.3112221.6-(tfi tfo)t fi t fo39.81 T水吸熱熱容量:QkGC p(tfo tfi )di2 n4Cp(tfo t fi )3105.8 10 一420.02215 1.54 998.24.183310 (tfo tfi)tfo tfi 2.89 Ct聯(lián)立二溫度表達(dá)式，可解得：tfo 21.35 C，Bmfofi18.46C72.274(kg w3/)校核：平均水溫tf水側(cè)雷諾數(shù)Re1 一 (21.35 18.46)19.91 C，假設(shè) tf 20 C可行。2 iw|dj1.006 10 61.54 0.02233678104 求 i 式可行。

41、2. 有一試驗(yàn)用光管干式蒸發(fā)器，筒體直徑D=400mm筒內(nèi)有蒸發(fā)管426根, 每根管為12 X 1 x 2800mm的紫銅光管管內(nèi)R22的質(zhì)量流速 M=220kg血S, 蒸發(fā)溫度t o=4Co已知：冷媒水在蒸發(fā)器的進(jìn)口溫度tfi =14C ,出口溫度tfo=9C, 冷媒水流量G=50T/h,試求：R22在管內(nèi)蒸發(fā)時的單位熱負(fù)荷 qf (w/ m2)及沸騰 換熱系數(shù)a i (w/ m2C )答：冷媒水平均溫度tf 11.5 C,查得其比熱Cp 4.1898kJ/kg。水放熱熱容量：Q0 GCp(tfi tf。)亜衛(wèi)一4.1898 (14 9) 290.958kw3600管內(nèi)換熱面積：Fidiln

42、t20.010 2.8 42637.473m單位內(nèi)表面積上的熱流量:qiQ0290.9587764.5w/m2Fi37.473一根官內(nèi)的工質(zhì)流量：GdM;d2220 40.01020.01728kg/s22R22在管內(nèi)沸騰處于過度區(qū)時可用公式(Bogda nou式)0.2 0.6iqii0.6系數(shù)B插值：14B 1.220(1.540 1.220)1.44420所以：0.0172岀2 7764.5162i 1.44 40 62 1 93.5w/m20.01003. 某分體式空調(diào)的風(fēng)冷冷凝器，由40根每根長500mm勺12X 1.0mm的 紫銅管組成，銅管外套f=0.2mm的整張鋁翅片。R22在

43、t k=40C下在管內(nèi)冷凝， 設(shè)管內(nèi)壁溫度t w=38C，求冷凝放熱系數(shù)a k(w/ m2T )答：管內(nèi)冷凝放熱公式：k 0.683rs1/4Bm(tk tw) 1/4di1/411冷凝液膜的平均溫度：tm -(tk tw) - (40 38) 39 C22查得Bm 72.066(kg w3)/(m7 k3 s)1/4根據(jù) tk 40 C,查得:rs 20.192(J/kg)1/4所以： k 0.683 20.192 72.066 (40 38) 1/4 0.010 1/42642.9w/m2 k4. 試對內(nèi)翅片管分別寫出以內(nèi)表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)Kf和以外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)ko的表達(dá)式。

44、(有翅面與另一側(cè)無翅面的比值定義為肋化 系數(shù) ，本題可記做Fi/F o=f i/f o=(f if +f ib)/f o)答：內(nèi)翅片管以內(nèi)表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù):kif11f1(/ s 十(r。)ifm0內(nèi)翅片管以外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù):ki011f01(ri)/( s )0rifm05. 有一 R22的水冷臥式殼管式冷凝器，殼體內(nèi)管簇布置如下圖所示，共56根 傳熱管,布置成上下8排,水平方向15列，其傳熱管系滾扎的低螺紋管，斷面形狀及 尺寸見下圖右.已知冷卻水進(jìn)口溫度tfi =28 C、出口溫度tfo=35.5 C ,冷卻水流量 G=15T/h,冷卻水在管內(nèi)走了 4個流程，每流程的管數(shù)相同.設(shè)管內(nèi)水側(cè)污垢熱阻 ri =0.000086 m. C /W,R22在殼側(cè)的冷凝溫度t k=40C ,求此冷凝器的傳熱系數(shù) Kf W/ m. C29冷凝器中的管簇布置答：蒸汽在翅片管上