制冷原理与装置作业

1、第1,2章习题1 . R22从压缩机排出时的压力为2.0Mpa,温度为90C,试确定该制冷剂此时的 比体积,比始,比嫡和过热度.答：通过查 R22 的 lgp-h 图可以得出:v= 0.01457m3/kg, h=455.2Kj/kg , s=1.793Kj/Kg.K , ts=51.27C , t=90-51.27=38.73C.2 .在lgp-h图上标出制冷剂 R134a在压力为0.15MPa比始为500kJ/kg的点,并说 明其处于什么状态？画简图标出.答：如下图,该点处于过热状态.3 .写出以下制冷剂的化学分子式,并将“R换成可判别其是否破坏臭氧层情况的新代号.R12, R50, R2

2、3, R13, R32, R14, R115, R22, R134a, R600a, R123制冷剂分子式新代号RI2CF.CLCFC12R50CEHC50CHFHFC23CFnCiCFC13R32CH.F.IIFC32RI4CFFC 14?RI15C KChiJi CF,C1CF,CFCII54 .R134a的标准(正常)气化潜热R b =214.86kJ/kg,试对例2 -1的第步重新 计算气化热r,饱和液体的比始hsl和饱和液体的比嫡SsL答：(1)根据饱和蒸 气压公式(2-2) : lnpr=a0+a1(1-Tr)+a2(1-Tr)1.5379+a3(1-Tr)+a4(1-Tr)+a5

3、(1-Tr)/Tr计算在一个标准大气压力(pb=1.01325 105 pa)下的饱和温度,得tb=-26.14C0根 据气化热公式(2-3):r=rs(1-Tr1-Tbr ) 0.38 253? 1-374.1可以计算出-20C下的气化热为：r=214.86?246.86 1374.1?0.38=210.8 kJ/kg已经该温度下的饱和蒸气比始和比嫡分别为：hsv=384.7 kJ/kg, ssv=1.7347kJ/kg.Ko由于饱和液体的比始等于饱和蒸气的比始减去气化热,饱和液体的比嫡 等于饱和蒸气的比嫡减去气化热与绝对温度的商,所以：饱和液体的始为：hsl=384.7-210.8= 17

4、3.9 kJ/kg;饱和液体的嫡为：ssl=ssv-5 .试说明矿物润滑油和聚酯类润滑油分别用于哪些制冷剂？答：矿物润滑油用于R11、R12、R600a R22等极性较弱或非极性制冷剂中,聚 酯类润滑油用于R134a、R407C等极性较强的制冷剂中.6 .请说明ODP的含义,请说明GWP, HGWP, TEWI的含义及相互关系答：ODP是Ozone Depletion Potential的缩写,表示对大气臭氧层消耗的潜能值, 以R11作为基准值,其值被人为规定为1.0R22CHTCiHCFC22RIMaliFCI34aR600aC4Hg 或 CHiCH6HC600aRJ23CM Cl i

5、9;KCHCbCr!HCFC123rT=1.7347-210.8253= 0.9015 kJ/kg.KGWP是Global Warming Potential的缩写,表示对温室气体排放入大气后所直接 造成的全球变暖效应,以CO2为基准,规定其值为1.0.HGWP也是表示温室气体排入大气后所直接造成的全球变暖效应,以R11为基准,规定其值为1.0, HGWP值是GWP值的3500倍.TEWI是Total Equivalent Warming Impact的缩写,表示温室气体的总等效温室效 应,包括两局部：第一局部是直接温室效应( Direct Warming Impact),它是指 温室气体的排

6、放、泄漏以及系统维修或报废时进入大气后对温室效应的影响,可 以表示为温室气体的GWP值与排放总和的乘积；第二局部是间接温室效应(Indirect Warming Impact),即使用这些温室气体的装置因耗能引起的二氧化碳 排放所带来的温室效应.第3章习题1.蒸气压缩式制冷系统中的主要设备和辅助设备有哪些？各自的主要作用是什 么？主要设备：(1)压缩机：通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体,完成压缩 过程.(2)冷凝器：高温高压过热制冷剂气体在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体,完成 冷却过程.节流元件：压力、温度降低,节流前后始值不变,完成降温过程.(4)蒸发器：低温低压两相制冷剂吸热

7、蒸发,变成低温低压制冷剂气体,完成制 冷过程.辅助设备：(1)枯燥过滤器：去除制冷系统中的微量水分和杂质,一般安装在节流元件之 前.(2)油别离器：一般安装在压缩机排气口,别离制冷剂和润滑油,使大局部润滑 油会到压缩机,在螺杆压缩机制冷系统中常用,在多级得低温制冷系统中为了防止低温下润滑油冻结的危害也常安装油别离器.在家用空调和冰箱中一般不使 用.储液器：在中大型制冷系统中使用,一般安装在冷凝器之后,节流元件之 前,可调节制冷系统的制冷剂循环量,安装储液器的制冷系统对制冷剂的充注量 相对不敏感.(4)气液别离器：一般安装在压缩机的吸气口与蒸发器的出口之间,预防压缩机 液击.(5)回热器：在有回

8、热的制冷系统中使用,使冷凝器出口的高压常温制冷剂液体 与蒸发器出口的低压低温制冷剂蒸气进行热交换,使得进入节流元件的制冷剂液 体过冷,进入压缩机吸气口得制冷剂蒸气过热,预防压缩机吸入制冷剂液体.(6)上下压保护器：高压保护器安装在压缩机排气口,以毛细管引入排气压力进 入高压保护器,当排气压力过高时,使压缩机停机以压缩机；低压保护器安装在 压缩机吸气口,以毛细管引入吸气压力进入低压保护器,当吸气压力过低时,使 压缩机停机以压缩机.(7)过冷器：安装于冷凝器之后,节流元件之间,对冷凝器出口的制冷剂进行进 一步的冷却,以保证节流前的制冷剂过冷,可提升制冷系统的制冷量,并预防两 相高压制冷剂进入节流元

9、件,一般小型制冷系统不使用,回热器具有过冷器得功 能.2 .何谓制冷系数？何谓热泵制热系数？制冷系数与热泵制热系数的值范围如 何？(1)制冷系数：(COP, Coefficient Of Performance),是指单位功耗所能获得 4 的冷量.也称制冷性能系数,是制冷系统(制冷机)的一项重要技术经济指标. 制冷性能系数大,表示制冷系统(制冷机)能源利用效率高.这是与制冷剂种类 及运行工作条件有关的一个系数,为一无量纲数.一般蒸气压缩制冷空调系统的 COP值为2.6-3.8左右(国内),国外最高可达 6 左右(日本).家用冰箱的 COP一般为1.5 2.5左右.(2)热泵制热系数：称为热泵系

10、数,小或者e般示,单位制热量与单位功耗之 比.在同一套热泵系统中,同一温区时有：小=1+ £,对于蒸气压缩系统,具热泵系数大于1.3 .在什么情况下把压缩机吸气口处的制冷剂蒸气过热称为宥害过热 ？制冷剂蒸气在被冷却空间以外吸取环境空气的热量而过热,这种过热称为 有害 过热或者 无效过热.4 .将教材图3-13的实际循环表示在T S图上.5-6是由于蒸发器内有阻力损失,所以是向右下方倾斜.6-1s：可看作是先等压过热到a,再由a等始节流到1s.1s-2s：压缩过程,实际并不是绝热等嫡压缩.2s-b:排气过程的冷却情况b-c：排气管中的压降c-3-4:冷凝冷却过程,有流动阻力损失.所以向

11、左下倾斜.4-5:实际节流同环境有热交换,所以嫡增加.5 .一蒸汽压缩制冷理论循环,用 R22作制冷剂,蒸发温度-5C,冷凝温度30C, 在压-始图上画出该循环,并计算：1单位压缩功；2单位制冷量；3 单位冷凝负荷；4制冷系数.查R22的饱和状态表和lgp-h图的以下参数：h1 = 403.5kJ/kg, h3 =h4 = 236.6kJ/kg, h2 = 429.3kJ/kg.（1） 单位制冷量 q0=h1-h3=h1-h4=403.5-236.6=166.9kJ/kg（2） 单位理论功 w0=h2-h1=429.3-403.5=25.8kJ/kg3单位冷凝负荷 qk=h2-h3=429.3

12、-236.6=192.7kJ/kg4制冷系数 £ =q0/w0=166.9/25.8=6.47lgp h6.某制冷系统的制冷剂为R22,产冷量为80kWo采用蒸汽压缩的回热理论循3 o蒸发温度为-10C,吸气过热度 AtR=1T,冷凝温度为42Co计算：1制冷压缩机进口处的制冷剂体积流量；2回热器的负荷；3压缩机的功率；4蒸发器入口处混合物中蒸汽分数,分别以质量分数和体积分数表示.查R22的饱和状态表、过热蒸汽表和lg-h图的以下参数：h1=410kJ/kg, h2 = 450 kJ/kg, h3 =252kJ/kg. h0=401kJ/kg, h4'=188.4 kJ/kg

13、 v'=0.0007587 m3/kg , v''=0.06535m3/kg ,v1=0.07 m3/kgigp h由回热器的热平衡关系h1-h0=h3-h3'即 410-401=252-h3'得 h3'=243kJ/kg=h4所以,回热器的单位负荷为h1-h0=9 kJ/kg 单位质量制冷量 q0=h0-h4=401-243=158kJ/kg质量流量 qm=Q0/q0=80/158=0.506kg/s压缩机进 口 体积流量 qv=qmXv1=0.506 >0.070=0.035m3/s(2)回热器的负荷为 Q'=qm*9=9*0.

14、506=4.55kW(3)单位理论功 w0=h2-h1=450-410=40kJ/kg压缩机功率 w=w0X qm=4(X 0.506=20.24kW 质量分数x为：x=h4-h4'h0-h4'243-188.4401-188.4'''=0.26所以其蒸气与液体的体积比：0.26? v0.74? v0.260.7465.350.7587 =30.330.3所以蒸汽的体积分数y为：30.3+1=0.9687.欲以一台106F (6FS10)型压缩机配给一座小型冷藏库,库温要求 tc=-10 Co 水冷冷凝器的冷却水平均温度tw=30C,试作运行工况下制冷机

15、系统的热力计 算.压缩机参数：缸径 D=100mm,行程s=70mm,气缶!数Z=6,转数 n=1440r/min,蒸发器传热温差取t0=10C,且出口处有5 c过热度,吸气管路 过热也为5 C ,冷凝器的传热温差取 Atk= 5 C ,出口液体过冷温度为32 C,压 缩机的机械效率m=0.9指示效率i=0.65输气系数入=0.6制冷剂选用R22, 求 q0,qv,w0,wi, £ 0, £ i,qvh,qvs,qm,Q0,P0,Pi,Pe,QklgPP < MPj 11( - ih (kJ4cg)v f in解：根据条件,制冷机在以下工况运行(如上图所示).tk=t

16、w+ tk=30+5=35 C t0=tc-At0=-10-10=-20 C t1 ' =t0+5+50+5+5=-10 C t3=32C查R22热力性质图表可得：q0,qv,w0,wi, £ 0, £ i,qvh,qvs,qm,Q0,P0,Pi,Pe,Qk循环计算如下：(1)单位质量制冷量q0=h1-h4=400.75-239.23=161.52 kJ/kg(2)单位容积制冷量qv= q0/ u(3)理论比功=161.52/0.0952=1696.64 kJ/m3w0= h2-h1' =44804.02=43.98 kJ/kg(4)指小比功wi=w0/ 4

17、 i=43.98/0.65=67.77 kJ/kg(5)制冷系数£ 0=q0/w0=161.52/43.98=3.67£ i= q0/wi=161.52/67.77= 2.39(6)理论输气量qvh=兀4DSnZ2=Tt4? 0.01? 0.07? 1440? 6/602=0.079 m3/s实际输气量qvs=qvh 入=0.0790.6=0.0474m3/s(8)制冷机的工质流量0245150245“00,0952135531.35532qm=qvsu 1'=0.04740.0952=0.5kg/s(9)制冷机的总制冷量Q0=qmq0=0.5? 161.52=80

18、.76kW(10)压缩机的功率消耗理论功率：P0=qmw0=0.5*43.98=21.99kW 指示功率：Pi=qmwi=0.5*67.66=33.83kW 轴功率：Pe=Pi=33.830.9=37.59kW 4 m(11)冷凝器的热负荷h2s=h1' +Qk=q9 h2-h1'4 i=404.02+44804.020.65=471.68kJ/kg m(h2s-h3)=0.5(471.68- 239.2)=116.23kW第四章习题答案1 .描述两级压缩制冷循环和复叠压缩制冷循环.答：两级压缩制冷循环：是制冷剂气体从蒸发压力提升到冷凝压力的过程分两 个阶段(先经低压级压缩到中

19、间压力,中间压力下的气体经过中间冷却后再到高 压级进一步压缩到冷凝压力)的制冷循环.根据中间冷却过程和节流次数不同, 两级压缩制冷循环主要分为：一级节流中间完全冷却循环,一级节流中间不完全 冷却循环；两级节流中间完全冷却循环,两级节流中间不完全冷却循环.以解决 较大压比时,压缩机输气系数或效率太低和排气温度过高问题.复叠压缩制冷循环：使用两种或两种以上的制冷剂,由两个或两个以上的 单级或双级压缩制冷循环组成.高温级使用中温制冷剂,承当高温段的制冷,低 温级使用低温制冷剂,承当低温段的制冷,系统之间采用冷凝蒸发器衔接起来, 高温级的中温制冷剂在冷凝蒸发器内蒸发制冷,使低温级的低温制冷剂在冷凝蒸

20、发器内被冷凝成液体,保证低温工质得到冷凝,以获得较低的制冷温度.2 .说明采用两级压缩循环与复叠压缩循环的原因.答：为获得低温而采用两级压缩或复叠压缩制冷循环,主要有两方面原因：(1)单级压缩蒸气制冷循环压比的限制；(2)制冷剂热物理特性的限制.所 以, 为了获得比拟低的温度(一4060C),同时又能使压缩机的工作压力限制在 一个适宜的范围内,就要采用两级压缩循环.为了获得更低的温度(60120 C),同时又能使压缩机的工作压力限制在一个适宜的范围内,就要采用复 叠循环.一般,两个单级压缩制冷循环复叠用于获取-60-80C低温；三个单级压缩制冷循环复叠用于获取80120c低温.3 .根据节流级

21、数和中间冷却方式不同,两级压缩制冷循环分哪些根本形式？并分 别在log P-h图上表示出一级节流的二种中间冷却循环.答：根据中间冷却过程和节流次数不同,两级压缩制冷循环主要分为：一级节流 中间完全冷却循环,一级节流中间不完全冷却循环；两级节流中间完全冷却循 环,两级节流中间不完全冷却循环.一级节流中间不完全冷却循环：4 4'一级节流中间完全冷却循环：4 .两级压缩制冷机与复叠式制冷机的起动特性有何异同？为什么？答：两级压缩制冷机的起动,应先起动高压级压缩机,等到满足低压级压缩机的 电动机配用功率后,再起动低压级压缩机.以保证上下压级压缩机电动机的功率 配备得到合理的利用.复叠式制冷机起

22、动时,应先起动高温级,使低温级制冷剂在冷凝蒸发器内得以冷凝,当冷凝压力不超过1600kPa时,可起动低温级,保证系统平安投入运行.在 低温级系统设置了膨胀容器的情况下,高温级和低温级可以同时起动.5. 一套中间完全冷却、一级节流两级压缩制冷循环系统,选用氨作为制冷剂,其工作条件：制冷量 QO=150KW;冷凝温度TK=40 C,中间冷却器中过冷盘管的冷端 温差为5C;蒸发温度T0= - 40C;管路有害过热T=5C;中间温度取TM= -5 C.设高、低压级压缩机的绝热效率和指示效率分别为4g=0.74ig=0.85“d=0.67 皿=0.83扃、低压级压缩机的输气系数分别为 入g=0.73入d

23、=0.6弑对 该系统进行热力计算.答：此题目p-h图如下图.©i4r31* *578F Bhj s乳罐XM3S.EI3IS. TBS3.5315.而,%Ttoah ?1IM.2 enu. tI l&L 391整B.1而,呼J64.se工跟K1啊25i.teed 31(1)单位质量制冷量 q0=h0-h9=1405.26-198.25=1207.01kJ/kg所以低压级压缩机的制冷剂流量 qmd=h2-h11636.8-1419.30.83Q0q01501207.01=0.124kg/sh2'=y id+h1 =+1419.3=1681.35kJ/kg根据中间冷却器的热

24、平衡关系 qmdh2'+qmd(h5-h8)+(qmg-qmd)h5=qmgh3得 qmg=qmdh2'-h8h3-h5=0.124?1681.35-198.251454.35-385.96=0.172kg/s(2)低压级压缩机的理论输气量qvhd=qvsd入dqmdvl入d0.124? 1,5880.65=0.303m/s3高压级压缩机的理论输气量qvhg=qvsg入gqmgv3入g0.172? 0.340.73=0.08m/s3(3)低压级压缩机的实际功率ped=qmdwdr dqmd(h2-h1)r d0.124? (1636.8-1419.3)0.67=40.25kw高

25、压级压缩机的实际功率peg=qmgwg4gqmg(h4-h3)4g0.172? (1668.42-1454.39)0.7Q0qmdwd+qmgwg15040.25+52.59150 =52.59kw所以,理论制冷系数e 0=Q026.97+36.81=2.35实际制冷系数£ sr=(4)冷凝器的理论热负荷h4'= h4-h3 ped+peg=1.624ig +h3= 1668.42-1454.390.85+1454.39=1706.19Qk=qmg(h4'-h5)=0.172? (1706.19-385.96)=227.08kw6.某冷库需要建设一套两级压缩中间完全冷

26、却的制冷循环,制冷剂为R717.其工作条件为：制冷量 Q0=100kw,冷凝温度tk=40C,蒸发温度t0= -30C,假设 中间温度tm=0 C ,压缩机吸气有害过热度 A t1=5C ,冷凝器的过冷度 A t2=£ , 高压液体在中间冷却器的进出口温差 A t3=8S.试计算：(1)该制冷循环过程中高压级、低压级制冷剂的质量流量；(2)该制冷压缩循环中高压级、低压级制冷剂的理论输气量(高压级输气系数取入g=0.73低压级输气系数取 入d=0.65;(3)该制冷系统的理论制冷系数；(4)冷凝器的理论热负荷.答：此题目p-h图如图1t5=tk-?t2=40-5=35C t5-t6=?

27、t3t6=t5-?t3=35-8=27C0-fc345eB,OTP Bu1.2319. 7E15. ?8%,15.181.2L2p-M博ss0工Kh 匕 J/h 1ui3,se3H.U»3. 16363. M321.M1421,旺0.igp图 1 R717 的 Igp-h 图(1)单位质量制冷量q0=h0'-h6'=1421.05-324.56=1096.49kJ/kg所以低压级压缩机的制冷剂流量qmd=Q0q0 1001096.49=0.0912kg/s根据中间冷却器的热平衡关系 qmdh1+qmd(h5-h6)+(qmg-qmd)h5=qmgh2得 qmg=qmd

28、 h1-h6h2-h5=0.0912?1607.02-324.561459.65-363.16=0.1067kg/s(2)低压级压缩机的理论输气量qvhd= qvsd 入dqmdv0入d0.0912? 0.9830.65 =0.1379m/s 3高压级压缩机的理论输气量qvhg= qvsg 入gqmgv2入g0.1067? 0.2880.73 =0.0421m/s 3(3)低压级压缩机的理论功率pd=qmdwd=qmd(h1-h0)=0.0912? (1607.02-1435.09)=15.68kw高压级压缩机的理论功率pg=qmgwg=qmg(h3-h2)=0.1067? (1643.86-

29、1459.65)=19.66kw所以,理论制冷系数£ 0=(5)冷凝器的理论热负荷Q0pd+pg 10015.68+19.66 =2.83Qk=qmg(h3-h5)=0.1067? (1643.86-363.16)=136.65kw7.某实验冷库采用R22两级压缩一级节流中间不完全冷却循环和R23单级压缩组成的复叠制冷循环,制冷系统的总制冷量Q0=150kw,高温局部的冷凝温度tkg=35C,低温局部的蒸发温度t0=-60C,低温局部的冷凝温度tkd=-30C,低温 局部采用回热循环(高温局部未回热),回热器中气体温升At1=10C,高温局部的高压液体在中间冷却器中的温降At2=3(

30、T,冷凝蒸发器的传热温差At3 =52,高温级中间温度tm=-5C.试作理论循环计算：(1)低温级压缩机制冷剂的质量流量；(2)高温级中高、低压级制冷剂的质量流量；(3)低温级压缩机的理论功率；(4)高温级中高、低压级压缩机的理论功率；(5)该制冷循环的理论制冷系数.答：以下图是复叠压缩制冷循环高温局部 R22和低温局部R23的lgp-h图 由题意可知：t1-t0=?t1 .t1=-50 Ct9-t10=?t2 .-.t10=5 C tkd-t0g=?t3 ,.t0g=-35 C复叠压缩低温局部 R23的lgp-h图h复叠压缩高温局部 R22的lgp-h图h状春白0134 -a"P

31、(Bo)3, 1 UJ. IllW-13910.1393. L Hi(V)-«-50*»wh kjZkg3213 11=673T31BIU,5e899V10wF (Im )UZSL 251L 251t Z&l13a 19113. t»lL 15113, 191L 3Z&)-35-535-s5nh kj/kt血的118.53心立M第5.他佻i序,由回热器的热平衡关系h1-h0=h3-h4；h4=146.33kJ/kgh4'=h4所以,低温级压缩机单位制冷量q0d=h0-h4'=334-146.33=187.67kJ/kg低温级压缩机的

32、制冷剂质量流量qmd=Q0q0d150187.67=0.799kg/s冷凝蒸发器的负荷 Qkd=qmd(h2-h3)=0.79? (373-154)=173.01kw忽略冷凝蒸发器漏 热量,那么可得Qkd=Q0d'=173.01kw (2)查复叠压缩高温局部R22的热力性质图表得 以下参数q0d'=h5-h10'=390.89-205.58=185.31kJ/kg所以,高温级中低压级压缩机制冷剂流量qmd'=Q0d'q0d'=173.01185.31=0.934kg/s由中间冷却器的热平衡关系(qmg'-qmd')h9+qmd&#

33、39;(h9-h10)=(qmg'-qmd')h7'得 qmg'=qmd'h7'-h10h7'-h9=0.934?403.05-205.58403.05-242.79=1.15kg/s所以,混合状态点 7,由(qmg'-qmd')h7+qmd'h6=qmg'h7 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 物性图得 h8=448.

34、26kJ/kg低温级压缩机的理论功率p0d=qmd(h2-h1)=0.799? (373-341.67)=25.03kw(4)高温级中高压级压缩机的理论功率p0g'=qmg'(h8-h7)=1.15? (448.26-415.61)=37.54kw高温级中低压级压缩机的理论功率p0d'=qmd'(h6-h5)=0.934? (418.53-390.89)=25.81kw(5)该制冷循环的理论制冷系数£ 二Q0p0g'+p0d'+p0d15037.54+25.81+25.03=1.69第5章习题1.某单效澳化锂吸收式制冷机中吸收器的压力为

35、7mmHg(1 mmHg=1.36< 10-3kgf/cm2 ,1mmHg=133.32Pa)溶液泵进口温度 T2=42C ；发生器的压力为 70mmHg,浓溶液出口温度为94C.求：1.溶液泵进口处溶液浓度和燃值.2.发生 器出口处溶液浓度和燃值、所产生的冷剂蒸汽的始值h5'、h4'.3.单位制冷量.答：(1)由于知道溶液泵进口处的压力和温度分别为7mmHg和42C,所以可以从h-己图上查出溶液泵进口处的溶液浓度为 58%,始值为63kcal/kg0(2)由于知道发生器出口处的压力和温度分别为70mmHg和94C,所以可以从液相h-己图上查出发生器出口处的溶液浓度为 6

36、2.5%,始值为83kcal/kg0 查汽相h-E图可以得出冷剂蒸汽的始值为 h5' =738 kcal/kgh4'= 734 kcal/kg.(3)由h-己图可查得：h1' =696 kcal/kg h3=80 kcal/kg,所以单位制冷量为：q0= h1 -h3=696-80=616 kcal/kg=2587.2kJ/kg.2.某单效澳化锂吸收式制冷循环的稀溶液和浓溶液浓度分别为七a=58%七r=62%,溶液热交换器中浓溶液的进、出口温度分别为94c和60C,稀溶液的进口温度42 Co求：1.单位制冷剂循环量的溶液热交换器热负荷：2.稀溶液的出口温度：3.如制冷剂

37、的循环量为300Kg/h,求溶液热交换器热负荷.答：(1)由h-己图可查得：h4=77 kcal/kg, h8=67 kcal/kg,所以单位制冷循环量 的溶液热交换器热负荷为：qt=(a-1)(h4-h8)=(七 T-1)(h4-h8)=(6262-58-1)(77-67)=145 Kcal/kg(2)由h-己图可查得：h2=63 kcal/kg,对于稀溶液侧有：qt=a(h7-h2),所以稀溶液的出口始为：h7=qta+h2=qt? J北 a± r+h2=1462-5862+63=72.35 Kcal/kg由h-己图可查得：t7=67C(3) Qt=D? qt=300? 145=

38、43500 kJ/h=12.083 kJ/s3 .分别写出单效澳化锂吸收式制冷循环、两效澳化锂吸收式制冷循环、氨水吸收 式制冷循环的热平衡关系式；写出对应的蒸汽压缩制冷循环能量平衡关系式；对 四个关系式的意义于以说明、比照.答：各制冷循环的热平衡或能量平衡关系式如下：(1)单效澳化锂吸收式：Qg+Q0=Qa+Qk,即发生器和蒸发器吸收的热量 等于吸收器和冷凝器放出的热量；(2)两效澳化锂吸收式：Qg1+Q0=Qa+Qk,即高压发生器和蒸发器吸收的 热量等于吸收器和冷凝器放出的热量；(3)氨水吸收式：Qg+Q0=Qa+Qk+QR,即发生器和蒸发器吸收的热量等于吸收器、冷凝器和分凝器放出的热量；(

39、4)蒸汽压缩式：W+Q0=Qk,即蒸发器吸收的热量加上压缩机输入的功等 于冷凝器放出的热量.通过比拟单效澳化锂和两效澳化锂制冷循环,可以发现：它们的热平衡关系式基 本相同,双效循环中驱动高、低压发生器的热量均来自于高压发生器吸收的热 量.通过比拟单、两效澳化锂循环和氨吸收式循环,可以发现：它们的热平衡关 系式左边局部根本相同,右边局部略有不同,氨吸收循环多了分凝器放热量Q Ro通过比拟吸收式循环和蒸气压缩式循环,可以发现：蒸气压缩式循环左边输 入能量是由压缩机输入的机械能和蒸发器吸收的热量两局部组成,右边输出能量 是由冷凝器放出的热量,比吸收式循环的关系式要简单.4 .对于有回热和无回热的压缩

40、式气体制冷循环,如果工作的温度范围相同,单位 制冷量相同,那么两者的理论制冷系数是否相同？实际制冷系数是否相同？为什 么？答：根据公式推导,对于有回热和无回热的压缩式气体制冷循环,如果工作的温 度范围相同,单位制冷量相同,那么两者的理论制冷系数是相同的,但是实际制 冷系数是不相同的,由于回热循环压力比小,以致压缩机和膨胀机单位功也小, 其功率也小,因而大大减少了压缩过程、膨胀过程以及热交换过程的不可逆损 失,所以回热循环的制冷系数比无回热循环的要大.5 .简述气体涡流制冷、热电制冷的工作原理？答：气体涡流制冷的工作原理：经过压缩并冷却到室温的气体 通常是用空气,也 可以用其他气体如二氧化碳、氨

41、等进入喷嘴内膨胀以后以很高的速度切线方向进 18入涡流室,形成自由涡流,经过动能的交换并别离成温度不相同的两局部,中央 局部的气流动能降低经孔板流出,即冷气流；边缘局部的气流动能增大成为热气 流从另一端经限制阀流出.所以涡流管可以同时得到冷热两种效应.热电制冷的工作原理：在两种不同金属组成的闭合线路中,假设通以直流电,就会 使一个接点变冷,一个变热,这称为珀尔贴效应,亦称温差电现象.热电制冷亦 名温差电制冷、半导体制冷或电子制冷,就是以温差电现象为根底的制冷方法, 它是利用珀尔帖效应的原理到达制冷目的.6 .教材上P115图521所示的吸附式制冷系统只能作间歇式运行,请尝试设计 一套连续运行的

42、吸附式制冷系统.允许多个沸石筒,系统用简图表示,配以文 字说明答：连续运行的吸附式制冷系统如以下图所示,该制冷系统有两只吸附床A和B, 运行时两床交替处于吸附状态和解吸状态,每个循环周期的具体过程如下：将余 热通向吸附床A、冷风通向吸附床B时,吸附床A处于解吸状态,吸附床B处于 吸附状态.此时翻开阀门a和c,关闭阀门b和d,制冷剂从吸附床A解吸,进入 冷凝器冷凝,然后经过节流阀降压降温后进入蒸发器制冷,最后被吸附床B吸 附.当吸附床A解吸完毕后,将余热通向吸附床B、冷风通向吸附床A ,此时吸附床B处于解吸状态,吸附床A处于吸附状态.此时翻开阀门b和d,关闭阀门a和c,制冷剂从吸附床B解吸,进入

43、冷凝器冷凝,然后经过节流阀降压降温后进 入蒸发器制冷,最后被吸附床A吸附.系统不断地重复以上的循环周期过程,就 可以连第六章习题答案1.某壳管式冷凝器,水在管内流动,R134a在壳侧冷凝.冷凝器内有 25X1.5mm 的紫铜传热管计122根,l=1.3m,水侧每流程的平均管数n=15根.：当冷凝 热量QK=105.8Kw,水在管内流速 W=1.54m/s时,管内壁平均温度tw=21.6C,试 求此时冷却水的进口和出口温度tfi、tfo?答：冷却水平均温度应低于管内壁平均温度,故设平均水温为tf=12(fi+tfo)=20C.查得管内水受迫流动处于紊流区计算式中的综合物性参数为0.22.6Bf=

44、1878J/s m k水侧换热系数：a i=B?wd0.80.2i=1878?1.540.80.20.022=5691.5w/m k2Qk=a i Fi(tw-tf)= a i Fitw12(tfi+tfo) 12对流换热量：3(tfi+tfo)105.8? 10=5619.5? ? 0.022? 1.3? 122? 21.6-tfi+tfo=39.81 C水吸热热容量：Qk=GCp(tfo-tfi)=105.8? 10=3冗4?di?n?w? p? Cp(tfo-tfi)23冗4? 0.022? 15? 1.54? 998.2? 4.183? 10? (tfo-tfi)tfo-tfi=2.8

45、9 C2联立二温度表达式,可解得：tfo=21.35 C,校核：平均水温tf二 1tfi=18.46Bm=72.274(kg? w/)3C(21.35+18.46)=19.91 C,假设 tf=20 C可行.2w di1.54? 0.0224水侧雷诺数Re-求a式可行.=33678>10-6v 1.006102.有一试验用光管干式蒸发器,筒体直径Di=400mm,筒内有蒸发管426根,每根管为12 X1 X2800riW铜光管管内R22的质量流速M=220kg/m2 S,蒸发温度to=4Co：冷媒水在蒸发器的进口温度情二14C,出口温度tfo=9C,冷媒水流量G=50T/h,试求：R22

46、在管内蒸发时的单位热负荷qf (w/nf)及沸腾换热系数 a i(w加 )答：冷媒水平均温度tf=11.5C,查得其比热 Cp=4.1898kJ/kg?辰水放热热容量：Q0=GCp(tfi-tf0)=Q0Fi50? 10? 4.1898? (14-9)36002? .8=4263=290.958kw2ln= ? 0.01? 0管内换热面积：Fi=兀?it37m .4732单位内外表积上的热流量：qi=290.95837.473=7764.5w/m一根管内的工质流量：Gd=M ?TC4di=220?27t4?0.010=0.01728kg/s2R22在管内沸腾处于过度区时可用公式(Bogdano

47、u式) a=BGd0.2qi0.6di0.62系数 B 插值：B=1.220+所以：ai=1.44?1420(1.540-1.220)=1.4440.20.01728? 7764.50.60.60.010=2193.5w/m? k3.某分体式空调的风冷冷凝器,由 40根每根长500mm的12X 1.0mmfi紫铜管 组成,铜管外套6 f=0.2mm!勺整张铝翅片.R22在tk=40C下在管内冷凝,设管内 壁温度tw=38 C ,求冷凝放热系数 a k(w/nTC ) ?答：管内冷凝放热公式 ：a k=0683rs1/4Bm(tk-tw)-1/4di-1/4冷凝液膜的平均温度：tm=12(tk+

48、tw)=12? (40+38)=39 C查得 Bm=72.066(kg? w3)/(m7? k3? s)1/4 根据 tk=40 C ,查得：rs=20.192(J/kg)1/4所以：a k=0.68? 20.192? 72.066? (40-38)-1/4? 0.010-1/4=2642.9w/m2? k 4.试对内翅片管分别写出以内外表积为基准的传热系数Kif和以外外表积为基准的传热系数ko的表达式.(有翅面与另一侧无翅面的比值定义为肋化系数3本题可记做 F = Fi/Fo=fi/fo=(fif+巾b)/fo)答：内翅片管以内外表积为基准的传热系数：kif=(11+ri)/ s s+6人

49、a i?ftfm +(r0+ 1)M a 0 内翅片管以外外表积为基准的传热系数： ki0=( 1 1+ri)/(为 8 )+6人 a i?f0fm +r0+ 1 a 05.有一 R22的水冷卧式壳管式冷凝器,壳体内管族布置如以下图所示,共56根传热 管,布置成上下8排,水平方向15歹I,其传热管系滚扎的低螺纹管,断面形状及尺寸 见以下图右.冷却水进口温度tfi =28 C、出口温度tfo=35.5 C ,冷却水流量 Gf=15T/h,冷却水在管内走了 4个流程,每流程的管数相同.设管内水侧污垢热阻 ri=0.000086 m2. C/W,R22在壳侧的冷凝温度tk=40 C,求此冷凝器的传热系数 Kof W/ m2. C| A f=0.35冷凝器中的管簇布置答：蒸汽在翅片管上冷凝时的增强系数：(1) ?f= a of a o =fbft+1.1?ff+fT ft “f( dbH ) 1/4=0.03733m/m其中,一次外表fb= t? db? (sf- 6 f)/sf=!次外表,翅侧：ff=(d-d)?2t2bt? 0.0155? (1.5-0