建環(huán)制冷部分練習(xí)題參考解答

1、1建環(huán)制冷原理與設(shè)備課程部分思考題、練習(xí)題參考解答08 年 10 月一、判斷題1 濕蒸氣的干度 X 越大，濕蒸氣距干飽和的距離越遠(yuǎn)。(X)2 .制冷劑蒸氣的壓力和溫度間存在著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。(X)3 低溫?zé)嵩吹臏囟仍降停邷責(zé)嵩吹臏囟仍礁?，制冷循環(huán)的制冷系數(shù)就越大。(X )4 同一工質(zhì)的汽化潛熱隨壓力的升高而變小。(V)5 .描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。(V)6系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化又回到初態(tài)，這種封閉的熱力過程稱為熱力循 環(huán) 。 ( V)7 為了克服局部阻力而消耗的單位質(zhì)量流體機(jī)械能，稱為沿程損失。(X)8 .工程上用雷諾數(shù)來判別流體的流態(tài)，當(dāng)Ret050 1單級(jí)制冷循環(huán)

2、LgFh圖QO -Vh.v-qv3416 2 _263 3= 1.6588 10丘0.6634.101kwLgP制冷劑循環(huán)量MR晉二金盤皿824 10%sh2-416.2450.1 -416.20.871= 455.12 kJ kg43 tk1t00h單級(jí)制冷循環(huán) LgP圖26單位容積制冷量壓縮機(jī)的制冷量QO2=80%qv2Q0I=空 口04419.3=8.46kwqvi2015.2答：該制冷裝置的制冷量為QO2=8.46kwI 制冷劑為 R22 的一次節(jié)流中間不完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)，其運(yùn)行工況tk= 40C,t0= -40C,中間冷卻器中盤管的傳熱溫差 t=6 C,低壓級(jí)壓縮機(jī)的吸氣過

3、熱度為 tg=30 C (設(shè)有回?zé)崞?。當(dāng)制冷量為 Q0=15kw 時(shí)，試進(jìn)行：兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)的熱力計(jì)算。解：h=388.61KJ/Kg ; hi=406.98KJ/Kg ; h2=442.35KJ/Kg ;h3=403.5kJ. kgh4=472.97KJ/Kg ； h5=249.686KJ/Kg ；Pk=15.335bar;P。=1.0495bar;中間壓力P = JPk漢巳=Ji5.335.0495=4.01bar；相應(yīng)的中間溫度取tj =5C； ti =IOC ;t?=口 +也t= 5+6 = 1Ch8=h7-(m -h。)=201.174 -(406.98 -388.61) =18

4、2.804kJ. kgMRV6MRI低壓級(jí)制冷劑循環(huán)量QO15.MR1-0.06691kg shi-hg406.98 -182804中間流量LgP,tk=+40CJj=-5 C 633匚 t0=-40C9 廣1qvq。39314243.11404.4kJm3LgP4.3 tk2Vi0.13584(3)制冷裝置的制冷量QO2QoiVh.80% vgVh.v.qvito5i0h過冷循環(huán) LgP-h 圖、雙級(jí)壓縮機(jī)熱力計(jì)算0.06691二0.0211kg s雙級(jí)制冷循環(huán) LgP-h 圖27249.686-201.174403.5-249.686高壓級(jí)流量MR=MR1MR2=0.06691 0.021

5、1 = 0.088kg. s高壓級(jí)吸氣狀態(tài)點(diǎn) 3 焓值28冷凝器熱負(fù)荷QK二MR(1% - h5)= 0.088 (472.97 - 249.686) = 21.4kw低壓級(jí)理論耗功率Ph1= MR1(h2- g) = 0.06691 (442.35 - 406.98) = 2.37KW高壓級(jí)理論耗功率Ph2=MR2(h4- h3) = 0.088 (472.97-433.035) =3.52KW答：冷凝器熱負(fù)荷QK=21.4kw；低壓級(jí)理論耗功率Pth1=2.37KW高壓級(jí)理論耗功率Rh2=3.52KW；理論制冷系數(shù) 苗=2.62.某一次節(jié)流中間完全冷卻的氨兩級(jí)壓縮循環(huán)，所需制冷量為Q0=8

6、0kw。冷凝溫度為 tk=40 C,中間冷卻器中盤管的傳熱溫差 t=5 C,蒸發(fā)溫度為 t0= -40 C。試求：高、低壓級(jí)壓縮機(jī)氣缸的容積比。解：h=1327.648KJ/Kg ; h1=1348.93KJ/Kg ; h2=1573.66 KJ/Kg ; h3=1374.3KJ/Kg;33h5=h6= 312.008KJ/Kg ; h7=h8=288.452 KJ/Kg ; V1=1.627M /Kg ; V3= 0.3446 M /Kg。低壓級(jí)體積流量VR1= MR.存 V1= 0.07544 匯 1.627 = 0.1227m3/sIh3= h3MR1R1 M(h2-ha)R2= 403

7、.50.066910.066910.0211(442.35 -403.5) =433.035kJ., kg理論制冷系數(shù)；th152.37 3.52= 2.6吸氣溫度ti =30C;中間溫度tj=0.4tk0.6t03一5C低壓級(jí)制冷劑循環(huán)量MR1= Q。二80-0.07544kg sLgP75tk=+40C4-tj=-5 C.2d6t0=-40C38010雙級(jí)制冷循環(huán) LgP-h高壓級(jí)流量MR2h:】h1573.66 -288.452A.1374.3-312.0080.07544 = 0.09127kg sRh1 Rh229高壓級(jí)體積流量VR2二MR2V3=0.09127 0.3446 = 0

8、.03145m3. s高、低壓級(jí)氣缸容積比=VR2= 0.03145=0.256VR10.1227答：所需高、低壓級(jí)氣缸容積比為=0.2563.下圖所示為氨雙級(jí)制冷循環(huán)LgP h 圖，蒸發(fā)器制冷量Q0=250KW。已知參數(shù)如下:30hi=1422.86KJ/Kg; h2=1584.0 KJ/Kg;h3=1461.7KJ/Kg; h4=1625.0 KJ/Kg; h5=h6= 366.07KJ/Kg ;-33-33h7=h8=233.19 KJ/Kg ; v1=960.87 X 10 M /Kg ; V3= 288.88 X 10 M /Kg。試求： (1)低壓級(jí)壓縮機(jī)流量MRQ( Kg/S)及

9、低壓級(jí)壓縮機(jī)頭際吸氣量Vsd( M /s );(2)咼壓級(jí)壓縮機(jī)流量MRg( Kg/S)及咼壓(4)中間冷卻器的桶徑 Dn(M)(設(shè)桶中允許流速(5)中冷器過冷盤管熱負(fù)荷Qg(kw)3 = 0.5M/S );VSG=MR.Gxv3=0.2589x288.88x 10 =0.0748m3/s冷凝器熱負(fù)荷QK= MR.G血 -h5)= 0.2589 (1625 - 366.07) = 325.94KW中冷器過冷盤管熱負(fù)荷Qs.c =MR.D漢(h5 h?) =0.210 x(366.07 233.19) = 27.9KW答：低壓級(jí)流量MR.D=0.210 kg/s，及實(shí)際吸氣量VSD= 0.201

10、9m3/s咼壓級(jí)流量MR.G=0.2589 kg/s，及實(shí)際吸氣量VSG=0.0748mTs冷凝器熱負(fù)荷QK-325.94KW，及中間冷卻器的桶徑Dn二0.436m中冷器過冷盤管熱負(fù)荷Qs.c= 27.9KW解：低壓級(jí)壓縮機(jī)流量MRD=-250-=0.210kg/s0 -人1422.86 -233.19低壓級(jí)壓縮機(jī)實(shí)際吸氣量LgP75tk=+35C=0C .6t0=-30 C38 1雙級(jí)制冷循環(huán) LgP-h 圖高壓級(jí)壓縮機(jī)流量MR Gh2-h7h3- h5MR.D1584.0 -233.19-x0.21 = 0.2589kg s高壓級(jí)壓縮機(jī)實(shí)際吸氣量4.0748= 0.436m二0.5中間冷卻

11、器的桶徑31(蒸發(fā)器部分)參考解答1.某紡織廠空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷Q0=580 kw，采用制冷劑 R22 臥式殼管式蒸發(fā)器， 以水為載冷劑，t0= 0 C,蒸發(fā)器進(jìn)、出水溫度分別為ts1=12 C 和 tsF 7 C,水流速 3 =1.5m/s，傳熱管為25X322.5 無縫鋼管，已知管外制冷劑側(cè)放熱系數(shù)ao=135Ow/ (m2.k)。試求：蒸發(fā)器的水循環(huán)量和傳熱面積。(計(jì)算時(shí)導(dǎo)熱熱阻取 ZR=0.6 x 10(m2.k) / w)解：按水溫 tf=10C；查水的密度/ = 1000kg m3；比熱Cpf=4.193kJ (kg.k)；運(yùn)動(dòng)粘度f=1.306 10m2.s；導(dǎo)熱系數(shù)入f=0.574

12、w/ (m k);普朗特準(zhǔn)數(shù)Ppf=9.52管內(nèi)水流量V =、fCpf(tw1一tw2)水側(cè)放熱系數(shù)傳熱系數(shù)580 103=1034m2604.9 9.28答：計(jì)算所需水的流量V =27.665 10；m3. s=99.6mh；蒸發(fā)面積Aof103.4m22.有一氟利昂臥式殼管式干式蒸發(fā)器，外表面積 Aof=34.4m2,傳熱系數(shù) k。=488.5w/ ( m2.C),5801000 4.193 5=27.665 10 m sReV1.5 20 1021.306 10-6= 2.297 104104屬紊流n=0.02計(jì)睹Pf3巾。23需(2297 104)089.520二 4000.7 w (

13、m2k)、R丄二01251“亦而2).6汩1350 宀604加(m2k)對(duì)數(shù)平均溫差.-：tmts1 _ ts2ts1 - SLnts212-779.28C,12- 0 Ln7 -0蒸發(fā)器出水溫度tt22.鎧-t) =10-0.615 (10-5) =6.9 C計(jì)算所需面積AofCtm33空調(diào)冷凍水流量 v = 0.0042m3/s，回水溫度 t2=10C，制冷劑 R22 的蒸發(fā)溫度 t=5C。冷凍水 密度、比熱分別取 p =103kg/m3、Cp=4.19 kJ/ (kg. C)。試求：(1)冷凍水出口溫度 t 仁(2)蒸發(fā)器制冷量-488.5 34.4VCp.P =1 _ e.0042x：

14、4190103= 615蒸發(fā)器制冷量Q二匚V.CP(t2-tj = 0.0042 1034.19 (10 - 6.9) = 54.6kwQo。解：蒸發(fā)器的效率系數(shù)34I蒸發(fā)器的傳熱系數(shù) k0 = ko：tm100% =6.548k0100% = 75.6%k。=tm8.656答:蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)降低為原 k；=75.6%k04.內(nèi)外壁面溫差為t=25 C 的一根制冷吸氣管道， 管徑機(jī) 59 X 4.5 ,鋼管的導(dǎo)熱系數(shù) 入1= 52.3 W/ ( M.C)；包以聚苯乙烯管殼保溫材料，厚度 S =50mm 其導(dǎo)熱系數(shù) 入2= 0.0314 W/ ( M.C)； 上面再包以油氈隔氣，油氈厚度 S

15、=1mm 導(dǎo)熱系數(shù) 入3= 0.814 W/ (M.C)；試求：50m 長管道的冷損耗 Q (W解：求吸氣管道的傳熱系數(shù)ddwddddKw= LnLnLn 2 入1dn2 入2dw2 入3d。-0.4928w (m2k)校核：對(duì)數(shù)平均溫差t? 1Ln10-6.9=32C,10 -5Ln蒸發(fā)器制冷量Q0K。代f ：tm=488.5 34.4 3.2 = 53.8kw答：蒸發(fā)器出水溫度ti=6.9 C；蒸發(fā)器制冷量Qo=54.6kw3 有一將 tsi= 15 C 的水冷卻至 ts2=9 C 的蒸發(fā)器, 發(fā)溫度降為 3C,否則蒸發(fā)器的出水溫度就不能保持 試求： 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)降低了多少百分比(蒸發(fā)

16、溫度為9 C,%)?to=5 C。長期使用后需要將蒸解：按蒸發(fā)器前后面積不變，根據(jù)熱平衡原理ko：tmAof-kotmAof初期對(duì)數(shù)平均溫差utm=ts1_ ts2ts1 -t015-9Ln159 -5=6.548C長期使用后需對(duì)數(shù)平均溫差為mts1 -ts2_15-9si -015 3Ln-Ln ts1 t-8.656E3 Ln空2 52.3150Ln迪2 0.03141590.2612 0.814Ln261廣2593550m 長管道的冷損耗Q=kw. n.D丄.t=0.4928X n X0.261X50X25=505.1w答：50m 長管道的冷損耗 Q0=505.1w365.有一鹽水冷卻器

17、在鹽水入口溫度ti= -6 C,鹽水出口溫度 t2= -10 C,制冷劑蒸發(fā)溫度一3t0= -15 C 下工作。當(dāng)鹽水流量V = 5 L/S、鹽水密度 P = 1180 Kg/m、鹽水比熱 G= 3.18 KJ/(Kg.C),傳熱系數(shù) K =465.2 W/ (M. C)時(shí)，試求：(1)所需的制冷量 Q0(kw)(2)對(duì)數(shù)平均溫差tm(C)(3)傳熱面積 F(M)解：所需的制冷量 Q= V. p .CP(t1- t2) = 5 X 10-3X 3.18 X 1.18X 103X (-6+10) =75.05 KW對(duì)數(shù)平均溫差.吐二一也6 106.805 C.h -1。|-6+15t2-t0-1

18、015傳熱面積A二仝750523.71m2K.At465.2X0 =6.805答：所需的制冷量 Q0=75.05 KW ;對(duì)數(shù)平均溫差4-6.805 C;傳熱面積23.71m2(冷凝器部分)練習(xí)題參考解答1 有一臺(tái)制冷裝置，壓縮機(jī)制冷量為 Q0=19.5kw，所需軸功率 Pe=7kw，機(jī)械效率為 nm=0.85, 進(jìn)入冷凝器的冷卻水溫度為ts1=22 C,冷卻水流量為 V=60 L / min ,試求：冷凝器冷卻水出口溫度ts2C。37解：按進(jìn)水溫度 t22C；查水密度-998.23kg m3；比熱Cpf= 4.183kJ.(kg.k)；冷凝負(fù)荷 Qk =Q0Pe m=19.5 7 0.85=

19、25.45kwts2 _ts1cfp?.v_ 224.183 一 998.23 一 60 （60 一 103） 一28.1C答：冷卻水出口溫度ts2=28.1C2.某冷凝器冷凝面積為Aof=50m2，傳熱管外表面積與內(nèi)表面積之比為1.2 ： 1，制冷劑側(cè)放熱系數(shù) 00=2100 w / ( m2.k),水側(cè)放熱系數(shù) on=3490w / ( m2.k)，傳熱管為壁厚 S =2mm 的無縫 鋼管，導(dǎo)熱系數(shù) =46.5 w / (m.k)。由于長期使用，管內(nèi)形成水垢 Sw=0.5 mm ,水垢導(dǎo)熱系數(shù)入w=1.45w/ (m.k),管外形成油膜 Sy=0.05 mm，油的導(dǎo)熱系數(shù)入y=0.14 w

20、/ ( m.k),當(dāng)傳熱溫差為 t=3 C 時(shí)，冷凝器的放熱量將減少多少？解：(1)無污垢時(shí)傳熱系數(shù)25.4538爲(wèi)=匸二二竺-:n： o349046.52100= K0Aof：t=1157.2 50 3 =173.58kw匸亠二工丄 n扎w幾 扎y 0” 10.5 10* 0.0020.05 10=()1.234901.4546.50.14Qk2二心細(xì)=t = 612 503 =91.8kw；Q二Qk1-Qk2=173.58 -91.8 = 81.78kw答：傳熱量將減少Q(mào)k=81.78kw3.一臺(tái)氨用殼管式冷凝器，冷卻管為32 X 3.0 無縫鋼管。已知氨側(cè)放熱系數(shù)為a0=9300w/2

21、2(m .k),水側(cè)放熱系數(shù)為 an=6978w / (m .k)，鋼管的熱導(dǎo)率為 兀=58.2w / (m.k)，如果不考慮油膜及污垢系數(shù)，試計(jì)算該冷凝器的傳熱系數(shù)；如果僅考慮水側(cè)污垢熱阻，其值為ri= 4.65 X10” (m2.k) / w，重新計(jì)算冷凝器的傳熱系數(shù)，并對(duì)兩種計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較。(2)有污垢時(shí)傳熱系數(shù)dm32 0.003 3212+x+=164.9w/(m k)2658.2 29 9300答：傳熱系數(shù)降為原二咗2100% =164.9100% = 3.85%= 1157.2w (m2k)Qk1(2)有污垢時(shí)傳熱系數(shù)僉宀612.0w (m2k)解:(1)無污垢時(shí)傳熱系數(shù)k

22、o1-J ndn dm_323 10 321_6978 2658.2 299300二4287w (m2k)1.d0bko2=( rih-：ndn1_339ko142874.某冷凍裝置中，冷凝器的冷卻水量為 V=80L/ min，進(jìn)口水溫為ts1= 32C，出口水溫為ts2=36 C,冷凝溫度為 tk= 40 C,傳熱系數(shù)為 K0=698w/ ( m2.k),裝置產(chǎn)冷量為 Q=25.6kw , 試求：壓縮機(jī)的指示功率和冷凝器的傳熱面積。解：按水溫 tf=35C；查密度J = 994.06kg m3；比熱Cpf= 4.178kJ (kg.k)；冷凝負(fù)荷Qk=CpfQV(ts2 ts1)=4.178 994.06 (36-32) 800 (60 10)=33.2kw40壓縮機(jī)的指示功率P二Qk_ Q0二33.2 - 25.6二7.63kw答：壓縮機(jī)的指示功率R =7.63kw；所需面積 代f= 10.99m25.有一臥式殼管式氨冷凝器，傳熱面積Aof=114m2，傳熱系數(shù)k0=930w/m2. C,冷卻水量 v =0.0236m3/s，若取水的比熱 Cp=4.19 kj/kg. C，密度 p =103kg/m3，進(jìn)水溫度 ts1= 30C，當(dāng)設(shè)計(jì) 要求冷凝溫度不宜超過 tk= 38 C 時(shí)，試求：(1)冷凝器