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(shí)的壓力為2.0Mpa，溫度為90，試確定該制冷劑此時(shí)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：v0.01457m3/kg，h=455.2Kj/kg，s=1.793Kj/Kg.K，ts=51.27, t=90-51.27=38.73。2. 在lgp-h圖上標(biāo)出制冷劑R134a在壓力為0.15MPa比焓為500kJ/kg的點(diǎn)，并說明其處于什么狀態(tài)？(畫簡(jiǎn)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(hào)。R12，R50，R23，R13，R32，R14，R1

2、15，R22，R134a，R600a，R1234. 已知R134a的標(biāo)準(zhǔn)(正常)氣化潛熱R=214.86kJ/kg, 試對(duì)例-的第(5)步重新計(jì)算氣化熱r,飽和液體的比焓hsl和飽和液體的比熵Ssl。 答：（1）根據(jù)飽和蒸氣壓公式（2-2）: lnpr=a0+a1(1-Tr)+a2(1-Tr)1.5379+a3(1-Tr)+a4(1-Tr)+a5(1-Tr)/Tr計(jì)算在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力(pb=1.01325105 pa)下的飽和溫度，得tb=-26.14。 根據(jù)氣化熱公式（2-3）:r=rs(1-Tr1-Tbr)0.382531-374.1可以計(jì)算出-20下的氣化熱為：r=214.86246.

3、86 1-374.10.38=210.8 kJ/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，ssv=1.7347 kJ/kg.K。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(duì)溫度的商，所以： 飽和液體的焓為：hsl=384.7-210.8173.9 kJ/kg; 飽和液體的熵為：ssl=ssv-5. 試說明礦物潤(rùn)滑油和聚酯類潤(rùn)滑油分別用于哪些制冷劑？答：礦物潤(rùn)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(rùn)滑油用于R134a、R407C等極性較強(qiáng)的制冷劑中。6. 請(qǐng)說明ODP的含義

4、, 請(qǐng)說明GWP, HGWP, TEWI的含義及相互關(guān)系答：ODP是Ozone Depletion Potential的縮寫，表示對(duì)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1.0rT=1.7347-210.82530.9015 kJ/kg.KGWP是Global Warming Potential的縮寫，表示對(duì)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)定其值為1.0。HGWP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1.0，HGWP值是GWP值的3500倍。TEWI是Total Equivalent Warming

5、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(shí)進(jìn)入大氣后對(duì)溫室效應(yīng)的影響，可以表示為溫室氣體的GWP值與排放總和的乘積；第二部分是間接溫室效應(yīng)（Indirect Warming Impact），即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)。第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

6、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(rùn)滑油，使大部分潤(rùn)滑油會(huì)到壓縮機(jī)，在螺桿壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)中常用，在多級(jí)得低溫制冷系統(tǒng)中為了防止低溫下潤(rùn)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(chǔ)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

7、劑循環(huán)量，安裝儲(chǔ)液器的制冷系統(tǒng)對(duì)制冷劑的充注量相對(duì)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)崞鳎涸谟谢責(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。(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(shí)，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(shí)，使壓縮機(jī)停機(jī)以壓縮機(jī)。(7) 過冷器：

8、安裝于冷凝器之后，節(jié)流元件之間，對(duì)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？(1) 制冷系數(shù)： (COP, Coefficient Of Performance), 是指單位功耗所能獲得 4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(gè)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

9、COP值為2.6-3.8左右（國(guó)內(nèi)），國(guó)外最高可達(dá)6左右（日本）。家用冰箱的COP一般為1.52.5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(shí)有：1，對(duì)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TS圖上。5-6 是由于蒸發(fā)器內(nèi)有阻力損失，所以是向右下方傾斜。6-1s ：可看作是先等壓過熱到a，再由a等焓節(jié)流到1s。1s-2s：壓縮過程，實(shí)

10、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(dòng)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，冷凝溫度30，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圖的以下參數(shù)：h1 = 403.5kJ/kg, h3 =h4 = 236.6kJ/kg, h2 = 429.3kJ/kg.（1） 單位制冷量 q0=h1-h3=h1-h4=403.5-236.6=166.9kJ/k

11、g（2） 單位理論功 w0=h2-h1=429.3-403.5=25.8kJ/kg（3） 單位冷凝負(fù)荷 qk=h2-h3=429.3-236.6=192.7kJ/kg（4） 制冷系數(shù) =q0/w0=166.9/25.8=6.47lgph6. 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)崂碚撗h(huán)。蒸發(fā)溫度為-10，吸氣過熱度tR=10，冷凝溫度為42。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?jǐn)?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=410kJ/k

12、g, h2 = 450 kJ/kg, h3 =252kJ/kg. h0=401kJ/kg ，h4=188.4 kJ/kgv=0.0007587 m3/kg , v=0.06535m3/kg ,v1=0.07 m3/kglgph由回?zé)崞鞯臒崞胶怅P(guān)系 h1-h0=h3-h3即 410-401=252-h3得 h3=243kJ/kg=h4所以，回?zé)崞鞯膯挝回?fù)荷為 h1-h0=9 kJ/kg(1) 單位質(zhì)量制冷量 q0=h0-h4=401-243=158kJ/kg質(zhì)量流量 qm=Q0/q0=80/158=0.506kg/s壓縮機(jī)進(jìn)口體積流量 qv=qmv1=0.5060.070=0.035m3/s(2

13、) 回?zé)崞鞯呢?fù)荷為 Q=qm*9=9*0.506=4.55kW(3) 單位理論功 w0=h2-h1=450-410=40kJ/kg壓縮機(jī)功率 w=w0qm=400.506=20.24kW(4) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)x為： x=h4-h4h0-h4=243-188.4401-188.4=0.26所以其蒸氣與液體的體積比 ：0.26v0.74v=0.260.7465.350.7587=30.330.3所以蒸汽的體積分?jǐn)?shù)y為： 30.3+1=0.9687. 欲以一臺(tái)106F（6FS10）型壓縮機(jī)配給一座小型冷藏庫，庫溫要求tc=-10。水冷冷凝器的冷卻水平均溫度tw=30，試作運(yùn)行工況下制冷機(jī)系統(tǒng)的熱力計(jì)算。已

14、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)器傳熱溫差取t0=10，且出口處有過熱度，吸氣管路過熱也為，冷凝器的傳熱溫差取tk=，出口液體過冷溫度為32，壓縮機(jī)的機(jī)械效率m=0.9，指示效率i=0.65，輸氣系數(shù)=0.6，制冷劑選用R22，求q0,qv,w0,wi,0,i,qvh,qvs,qm,Q0,P0,Pi,Pe,Qk 。lgph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)。 tk=tw+tk=30+5=35 t0=tc-t0=-10-10=-20 t1=t0+5+5=-20+5+5=-10 t3=32查R22熱力性質(zhì)圖表可得

15、：q0,qv,w0,wi,0,i,qvh,qvs,qm,Q0,P0,Pi,Pe,Qk循環(huán)計(jì)算如下： （1） 單位質(zhì)量制冷量q0=h1-h4=400.75-239.23=161.52 kJ/kg（2） 單位容積制冷量qv= q0/（3）理論比功 = 161.52/0.0952=1696.64 kJ/m3w0= h2-h1=448-404.02=43.98 kJ/kg（4）指示比功wi=w0/i=43.98/0.65=67.77 kJ/kg(5) 制冷系數(shù)0=q0/w0=161.52/43.98=3.67i= q0/wi=161.52/67.77= 2.39(6) 理論輸氣量qvh=4DSnZ2=

16、40.010.0714406/602=0.079 m3/s(7) 實(shí)際輸氣量qvs=qvh=0.0790.6=0.0474m3/s(8) 制冷機(jī)的工質(zhì)流量qm=qvs1=0.04740.0952=0.5kg/s(9) 制冷機(jī)的總制冷量Q0=qmq0=0.5161.52=80.76kW(10) 壓縮機(jī)的功率消耗理論功率：P0=qmw0=0.5*43.98=21.99kW 指示功率：Pi= qmwi=0.5*67.66=33.83kW 軸功率：Pe=Pi=33.830.9=37.59kWm(11) 冷凝器的熱負(fù)荷h2s=h1+Qk=q9 h2-h1i=404.02+448-404.020.65=4

17、71.68kJ/kg m(h2s-h3)=0.5(471.68-239.2)=116.23kW第四章習(xí)題答案1. 描述兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)和復(fù)疊壓縮制冷循環(huán)。答：兩級(jí)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(gè)階段（先經(jīng)低壓級(jí)壓縮到中間壓力，中間壓力下的氣體經(jīng)過中間冷卻后再到高壓級(jí)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(jí)壓縮制冷循環(huán)主要分為：一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)，一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)；兩級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)，兩級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)。以解決較大壓比時(shí),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

18、劑，由兩個(gè)或兩個(gè)以上的單級(jí)或雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)組成。高溫級(jí)使用中溫制冷劑，承擔(dān)高溫段的制冷，低溫級(jí)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(jí)的中溫制冷劑在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)制冷，使低溫級(jí)的低溫制冷劑在冷凝蒸發(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(jí)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(jí)壓縮或復(fù)疊壓縮制冷循環(huán)，主要有兩方面原因：（1）單級(jí)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（4060），同時(shí)又能使壓縮機(jī)的工作壓力控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，就要采用兩級(jí)壓縮循環(huán)。為了獲得

19、更低的溫度（60120），同時(shí)又能使壓縮機(jī)的工作壓力控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，就要采用復(fù)疊循環(huán)。一般，兩個(gè)單級(jí)壓縮制冷循環(huán)復(fù)疊用于獲取6080低溫；三個(gè)單級(jí)壓縮制冷循環(huán)復(fù)疊用于獲取80120低溫。3. 根據(jù)節(jié)流級(jí)數(shù)和中間冷卻方式不同，兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)分哪些基本形式？并分別在P-h圖上表示出一級(jí)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(jí)壓縮制冷循環(huán)主要分為：一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)，一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)；兩級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)，兩級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)。一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)：一級(jí)節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)：4. 兩級(jí)壓縮制冷機(jī)與復(fù)疊式制冷機(jī)的起動(dòng)特性有何異同？為什么

20、？答：兩級(jí)壓縮制冷機(jī)的起動(dòng)，應(yīng)先起動(dòng)高壓級(jí)壓縮機(jī)，等到滿足低壓級(jí)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)配用功率后，再起動(dòng)低壓級(jí)壓縮機(jī)。以保證高低壓級(jí)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率配備得到合理的利用。復(fù)疊式制冷機(jī)起動(dòng)時(shí)，應(yīng)先起動(dòng)高溫級(jí)，使低溫級(jí)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(shí)，可起動(dòng)低溫級(jí)，保證系統(tǒng)安全投入運(yùn)行。在低溫級(jí)系統(tǒng)設(shè)置了膨脹容器的情況下，高溫級(jí)和低溫級(jí)可以同時(shí)起動(dòng)。 5. 一套中間完全冷卻、一級(jí)節(jié)流兩級(jí)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=40,中間冷卻器中過冷盤管的冷端溫差為5;蒸發(fā)溫度T0= - 40;管路有害過熱T=5;中間溫度取TM=

21、-5。設(shè)高、低壓級(jí)壓縮機(jī)的絕熱效率和指示效率分別為g=0.7、ig=0.85 、d=0.67 、id=0.83,高、低壓級(jí)壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)分別為g=0.73、d=0.65,試對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算。答：本題目p-h圖如圖所示。(1) 單位質(zhì)量制冷量 q0=h0-h9=1405.26-198.25=1207.01kJ/kg所以低壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量 qmd=h2-h11636.8-1419.30.83Q0q0=1501207.01=0.124kg/sh2=id+h1=+1419.3=1681.35kJ/kg根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系 qmdh2+qmd(h5-h8)+(qmg-qmd)h5=qm

22、gh3得qmg=qmdh2-h8h3-h5=0.1241681.35-198.251454.35-385.96=0.172kg/s（2） 低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論輸氣量qvhd=qvsdd=qmdv1d=0.1241.5880.65=0.303m/s3高壓級(jí)壓縮機(jī)的理論輸氣量qvhg=qvsgg=qmgv3g=0.1720.340.73=0.08m/s3（3） 低壓級(jí)壓縮機(jī)的實(shí)際功率ped=qmdwdd=qmd(h2-h1)d=0.124(1636.8-1419.3)0.67=40.25kw高壓級(jí)壓縮機(jī)的實(shí)際功率peg=qmgwgg=qmg(h4-h3)g=0.172(1668.42-1454.39

23、)0.7Q0qmdwd+qmgwg=15040.25+52.59=150=52.59kw所以，理論制冷系數(shù) 0=Q026.97+36.81=2.35實(shí)際制冷系數(shù) sr=（4）冷凝器的理論熱負(fù)荷h4=h4-h3ped+peg=1.62ig+h3=1668.42-1454.390.85+1454.39=1706.19Qk=qmg(h4-h5)=0.172(1706.19-385.96)=227.08kw6. 某冷庫需要建設(shè)一套兩級(jí)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Q0=100kw，冷凝溫度tk=40，蒸發(fā)溫度t0= -30，假設(shè)中間溫度tm=0，壓縮機(jī)吸氣有害過熱度

24、t1=5，冷凝器的過冷度t2=5，高壓液體在中間冷卻器的進(jìn)出口溫差t3=8。試計(jì)算：（1） 該制冷循環(huán)過程中高壓級(jí)、低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量；（2） 該制冷壓縮循環(huán)中高壓級(jí)、低壓級(jí)制冷劑的理論輸氣量（高壓級(jí)輸氣系數(shù)取g=0.73，低壓級(jí)輸氣系數(shù)取d=0.65）； （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1t5=tk-t2=40-5=35 t5-t6=t3t6=t5-t3=35-8=27lgp圖1 R717的lgp-h圖(1) 單位質(zhì)量制冷量q0=h0-h6=1421.05-324.56=1096.49kJ/kg所以低壓級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑流量 qmd=

25、Q0q0=1001096.49=0.0912kg/s根據(jù)中間冷卻器的熱平衡關(guān)系 qmdh1+qmd(h5-h6)+(qmg-qmd)h5=qmgh2得qmg=qmdh1-h6h2-h5=0.09121607.02-324.561459.65-363.16=0.1067kg/s（2） 低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論輸氣量qvhd=qvsdd=qmdv0d=0.09120.9830.65=0.1379m/s3高壓級(jí)壓縮機(jī)的理論輸氣量qvhg=qvsgg=qmgv2g=0.10670.2880.73=0.0421m/s3（3） 低壓級(jí)壓縮機(jī)的理論功率pd=qmdwd=qmd(h1-h0)=0.0912(1607

26、.02-1435.09)=15.68kw高壓級(jí)壓縮機(jī)的理論功率pg=qmgwg=qmg(h3-h2)=0.1067(1643.86-1459.65)=19.66kw所以，理論制冷系數(shù) 0=（5） 冷凝器的理論熱負(fù)荷Q0pd+pg=10015.68+19.66=2.83Qk=qmg(h3-h5)=0.1067(1643.86-363.16)=136.65kw7. 某實(shí)驗(yàn)冷庫采用R22兩級(jí)壓縮一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)和R23單級(jí)壓縮組成的復(fù)疊制冷循環(huán)，制冷系統(tǒng)的總制冷量Q0=150kw，高溫部分的冷凝溫度tkg=35，低溫部分的蒸發(fā)溫度t0=-60，低溫部分的冷凝溫度tkd=-30，低溫部分采用

27、回?zé)嵫h(huán)（高溫部分未回?zé)幔?，回?zé)崞髦袣怏w溫升t1=10，高溫部分的高壓液體在中間冷卻器中的溫降t2=30，冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差t3 =5，高溫級(jí)中間溫度tm=-5。試作理論循環(huán)計(jì)算：（1） 低溫級(jí)壓縮機(jī)制冷劑的質(zhì)量流量； （2） 高溫級(jí)中高、低壓級(jí)制冷劑的質(zhì)量流量； （3） 低溫級(jí)壓縮機(jī)的理論功率；（4） 高溫級(jí)中高、低壓級(jí)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=t1t1=-50t9-t10=t2t10=5 tkd-t0g=t3t0g=-35復(fù)疊壓縮低溫部分R23的lgp-h圖h復(fù)疊壓縮

28、高溫部分R22的lgp-h圖h(1)由回?zé)崞鞯臒崞胶怅P(guān)系h1-h0=h3-h4h4=146.33kJ/kgh4=h4所以,低溫級(jí)壓縮機(jī)單位制冷量q0d=h0-h4=334-146.33=187.67kJ/kg 低溫級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑質(zhì)量流量 qmd=Q0q0d=150187.67=0.799kg/s冷凝蒸發(fā)器的負(fù)荷 Qkd=qmd(h2-h3)=0.79(373-154)=173.01kw 忽略冷凝蒸發(fā)器漏熱量,則可得 Qkd=Q0d=173.01kw (2) 查復(fù)疊壓縮高溫部分R22的熱力性質(zhì)圖表得以下參數(shù)q0d=h5-h10=390.89-205.58=185.31kJ/kg所以,高溫級(jí)中低

29、壓級(jí)壓縮機(jī)制冷劑流量qmd=Q0dq0d=173.01185.31=0.934kg/s由中間冷卻器的熱平衡關(guān)系(qmg-qmd)h9+qmd(h9-h10)=(qmg-qmd)h7得 qmg=qmdh7-h10h7-h9=0.934403.05-205.58403.05-242.79=1.15kg/s所以,混合狀態(tài)點(diǎn)7,由 (qmg-qmd)h7+qmdh6=qmgh7 得h7=h7+h7-h9h7-h10(h6-h7)=403.05+403.05-242.79403.05-205.58(418.53-403.05)=415.61kJ/kg查R22物性圖得 h8=448.26kJ/kg(3)

30、低溫級(jí)壓縮機(jī)的理論功率p0d=qmd(h2-h1)=0.799(373-341.67)=25.03kw(4) 高溫級(jí)中高壓級(jí)壓縮機(jī)的理論功率p0g=qmg(h8-h7)=1.15(448.26-415.61)=37.54kw高溫級(jí)中低壓級(jí)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)=Q0p0g+p0d+p0d=15037.54+25.81+25.03=1.69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 mmHg=1.3610-3kgf/cm2 ,1mmHg=133.32Pa)

31、,溶液泵進(jìn)口溫度T2=42；發(fā)生器的壓力為70mmHg,濃溶液出口溫度為94。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7mmHg和42，所以可以從h-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70mmHg和94，所以可以從液相h-圖上查出發(fā)生器出口處的溶液濃度為62.5%，焓值為83kcal/kg。查汽相h-圖可以得出冷劑蒸汽的焓值為h5=738 kcal/kg，h4734 kcal/kg。（3）由h

32、-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=2587.2kJ/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a=58%、r=62%,溶液熱交換器中濃溶液的進(jìn)、出口溫度分別為94和60，稀溶液的進(jìn)口溫度42。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-圖可查得：h4=77 kcal/kg，h8=67 kcal/kg，所以單位制冷循環(huán)量的溶液熱交換器熱負(fù)荷為：qt=(a-1)(h4

33、-h8)=(rr-a-1)(h4-h8)=(6262-58-1)(77-67)=145 Kcal/kg（2）由h-圖可查得：h2=63 kcal/kg，對(duì)于稀溶液側(cè)有：qt=a(h7-h2)，所以稀溶液的出口焓為：h7=qta+h2=qtr-ar+h2=14562-5862+63=72.35 Kcal/kg由h-圖可查得：t7=67（3）Qt=Dqt=300145=43500 kJ/h=12.083 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(duì)應(yīng)的蒸汽壓縮制冷循環(huán)能量平衡關(guān)系式；對(duì)四個(gè)關(guān)系式的意義于以說明、對(duì)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(dòng)高、低壓發(fā)生器的熱量均來自于高壓發(fā)生器吸收的熱量。通過比較

35、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?jī)刹糠纸M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(jiǎn)單。4. 對(duì)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(duì)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)是相同的，但是實(shí)際

36、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(jiǎn)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) 18入渦流室，形成自由渦流，經(jīng)過動(dòng)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(dòng)能降低經(jīng)孔板流出，即冷氣流；邊緣部分的氣流動(dòng)能增大成為熱氣流從另一端經(jīng)控制閥流出。所以渦流管可以同時(shí)得到冷熱兩種效應(yīng)。熱電制冷的工作原理：

37、在兩種不同金屬組成的閉合線路中，若通以直流電，就會(huì)使一個(gè)接點(diǎn)變冷，一個(gè)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521所示的吸附式制冷系統(tǒng)只能作間歇式運(yùn)行，請(qǐng)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(gè)沸石筒，系統(tǒng)用簡(jiǎn)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)有兩只吸附床和，運(yùn)行時(shí)兩床交替處于吸附狀態(tài)和解吸狀態(tài)，每個(gè)循環(huán)周期的具體過程如下：將余熱通向吸附床、冷風(fēng)通向吸附床時(shí)，吸附床處于解吸狀態(tài)，吸附床處于吸附狀態(tài)。此時(shí)打開閥

38、門a和c，關(guān)閉閥門b和d，制冷劑從吸附床解吸，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，最后被吸附床吸附。當(dāng)吸附床解吸完畢后，將余熱通向吸附床、冷風(fēng)通向吸附床，此時(shí)吸附床處于解吸狀態(tài)，吸附床處于吸附狀態(tài)。此時(shí)打開閥門b和d，關(guān)閉閥門a和c，制冷劑從吸附床解吸，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，就可以連第六章 習(xí)題答案1. 某殼管式冷凝器，水在管內(nèi)流動(dòng)，R134a在殼側(cè)冷凝。冷凝器內(nèi)有251.5mm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QK=105.8Kw，水在

39、管內(nèi)流速W=1.54m/s時(shí)，管內(nèi)壁平均溫度tw=21.6,試求此時(shí)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tf=12(tfi+tfo)=20。查得管內(nèi)水受迫流動(dòng)處于紊流區(qū)計(jì)算式中的綜合物性參數(shù)為0.22.6Bf=1878J/s m 水側(cè)換熱系數(shù)：i=Bfwd0.80.2i=18781.540.80.20.022=5691.5w/m 2Qk=i Fi(tw-tf)=i Fitw-12(tfi+tfo)12對(duì)流換熱量：3(tfi+tfo)105.810=5619.50.0221.312221.6-tfi+tfo=39.81水吸熱熱容量：Qk=

40、GCp(tfo-tfi)=105.810=34dinwCp(tfo-tfi)2340.022151.54998.24.18310(tfo-tfi)tfo-tfi=2.892聯(lián)立二溫度表達(dá)式，可解得：tfo=21.35，校核：平均水溫 tf=1tfi=18.46Bm=72.274(kgw/)3(21.35+18.46)=19.91，假設(shè)tf=20可行。 2w di1.540.0224水側(cè)雷諾數(shù) Re=求i式可行。 =3367810-61.006102. 有一試驗(yàn)用光管干式蒸發(fā)器，筒體直徑Di=400mm,筒內(nèi)有蒸發(fā)管426根，每根管為12 1 2800mm的紫銅光管管內(nèi)R22的質(zhì)量流速M(fèi)=220

41、kg/S,蒸發(fā)溫度to=4。已知：冷媒水在蒸發(fā)器的進(jìn)口溫度tfi =14,出口溫度tfo=9，冷媒水流量G=50T/h,試求：R22在管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)的單位熱負(fù)荷qf (w/)及沸騰換熱系數(shù)i(w/)答：冷媒水平均溫度tf=11.5，查得其比熱Cp=4.1898kJ/kg。水放熱熱容量： Q0=GCp(tfi-tf0)=Q0Fi50104.1898(14-9)36002.8=4263=290.958kw2ln=0.010管內(nèi)換熱面積： Fi=dit37m .4732單位內(nèi)表面積上的熱流量： qi=290.95837.473=7764.5w/m一根管內(nèi)的工質(zhì)流量： Gd=M4di=220240.010

42、=0.01728kg/s2R22在管內(nèi)沸騰處于過度區(qū)時(shí)可用公式（Bogdanou式）i=BGd0.2qi0.6di0.62系數(shù)B插值： B=1.220+所以 ： i=1.4441420(1.540-1.220)=1.4440.20.017287764.50.60.60.010=2193.5w/m3. 某分體式空調(diào)的風(fēng)冷冷凝器，由40根每根長(zhǎng)500mm的121.0mm的紫銅管組成，銅管外套f=0.2mm的整張鋁翅片。R22在tk=40下在管內(nèi)冷凝，設(shè)管內(nèi)壁溫度tw=38，求冷凝放熱系數(shù)k(w/)？答：管內(nèi)冷凝放熱公式 ：k=0.683rs1/4Bm(tk-tw)-1/4di-1/4冷凝液膜的平均

43、溫度：tm=12(tk+tw)=12(40+38)=39查得 Bm=72.066(kgw3)/(m7k3s)1/4 根據(jù) tk=40，查得： rs=20.192(J/kg)1/4所以： k=0.68320.19272.066(40-38)-1/40.010-1/4=2642.9w/m2k 4. 試對(duì)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)Kif和以外表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)ko的表達(dá)式。（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/Fo=fi/fo=(fif+fib)/fo)答：內(nèi)翅片管以內(nèi)表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)：kif=(11+ri)/s+iftfm+(r0+1)0內(nèi)翅片管以外

44、表面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)：ki0=(11+ri)/(s)+if0fm+r0+105有一R22的水冷臥式殼管式冷凝器,殼體內(nèi)管蔟布置如下圖所示,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、出口溫度tfo=35.5,冷卻水流量Gf=15T/h,冷卻水在管內(nèi)走了4個(gè)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 m2./W,R22在殼側(cè)的冷凝溫度tk=40,求此冷凝器的傳熱系數(shù)Kof W/ m2. f=0.35冷凝器中的管簇布置答：蒸汽在翅片管上冷凝時(shí)的增強(qiáng)系數(shù)：（1） f=ofo=fbft+1.1ff+fTftf(dbH)1/4=0.03733m/m其中，一次表