工程热力学课后作业答案(第十一章)第五版

11-1空气压缩致冷装置致冷系数为2.5，致冷量为84600kJ/h，压缩机吸入空气的压力为0.1MPa，温度为-10℃，空气进入膨胀机的温度为20℃，试求：压缩机出口压力；致冷剂的质量流量；压缩机的功率；循环的净功率。解：压缩机出口压力1)12(1/)1(kkpp故：))1/(()11(12kkpp＝0.325MPa2134ppppT3=20+273=293KkkppTT/)1()34(34＝209K致冷量：)41(2TTcqp＝1.01×（263-209）＝54.5kJ/kg致冷剂的质量流量2qQm0.43kg/skkppTT/)1()12(12＝368K压缩功：w1=cp(T2-T1)=106kJ/kg压缩功率：P1=mw1=45.6kW膨胀功：w2=cp(T3-T4)=84.8kJ/kg膨胀功率:P2=mw2=36.5kW循环的净功率:P=P1-P2=9.1KW11-2空气压缩致冷装置，吸入的空气p1=0.1MPa，t1=27℃，绝热压缩到p2=0.4MPa，经冷却后温度降为32℃，试计算：每千克空气的致冷量；致冷机消耗的净功；致冷系数。解：已知T3=32+273=305KkkppTT/)1()12(12＝446KkkppTT/)1()34(34＝205K致冷量：)41(2TTcqp＝1.01×（300-205）＝96kJ/kg致冷机消耗的净功:W=cp(T2-T1)－cp(T3-T4)=46.5kJ/kg致冷系数：wq22.0611－3蒸气压缩致冷循环，采用氟利昂R134a作为工质，压缩机进口状态为干饱和蒸气，蒸发温度为-20℃，冷凝器出口为饱和液体，冷凝温度为40℃，致冷工质定熵压缩终了时焓值为430kJ/kg，致冷剂质量流量为100kg/h。求：致冷系数；每小时的制冷量；所需的理论功率。解：在lgp-h图上查各状态点参数。,p1=0.133MPah1=386kJ/kgs1=1.739kJ/(kg•K),p2=1.016MPah2=430kJ/kg,h3=419kJ/kgh5=h4=256kJ/kg致冷量：q2=h1-h5=386-256=130kJ/kg每小时的制冷量:Q2=m×q2=12900kJ/h压缩功：w=h2-h1=430-386=44kJ/kg致冷系数:wq22.95理论功率P=mw=100×44/3600=1.22kW11-4用一台氨蒸气压缩致冷机制冰，氨的蒸发温度为-5℃，冷凝温度为30℃，冷凝器中冷却水的进口温度为12℃，出口水温为20℃，欲在每小时内将1000kg0℃的水制成冰，已知冰的融解热为340kJ/kg，试求：该致冷机每小时的制冷量；氨每小时的流量；致冷机的功率；冷却水每小时的消耗量。解：致冷机每小时的制冷量：Q=1000×340=340000kJ在lgp-h图上查各状态点参数。p1=335.7kPah1=1452kJ/kgs1=5.6856kJ/(kg•K)p2=1.1686MPah2=1620kJ/kgh5=h4=343kJ/kg致冷量：q2=h1-h5=1114kJ/kg氨每小时的流量；2qQm＝305.2kg致冷机的功率：P=mw=m(h2-h1)=14kW冷凝器热负荷：Q1=m(h2-h4)=390000kJ/h冷却水每小时的消耗量：)1220(12pwcQm=1.16×104kg/h11-5一台氨致冷装置，其致冷量50104QkJ/h，蒸发温度－15℃，冷凝温度30℃，过冷温度25℃，从蒸发器出口的蒸气为干饱和状态。求（1）理论循环的致冷系数；（2）致冷剂的质量流量；（3）消耗的功率。解：查表得压力和焓分别为：h1=1400kJ/kg,p1=0.35MPa,s1=5.75kJ/(kg•K)h2=1650kJ/kg,p2=1.2MPa,s2=5.75kJ/(kg•K),h3=320kJ/kg制冷量：q2=h1-h3=1080kJ/kg压缩功：w=h2-h1=250kJ/kg（1）致冷系数:wq24.32（2）致冷剂的质量流量：2qQm＝370kg/h（3）消耗的功率mwP25.7kW11-611-7一台用氟利昂R134a为致冷剂的蒸汽压缩致冷装置，被用作室内供热，它要求的最大加热量是将标准状况下30m3/min的空气从5℃加热到30℃，冷凝器的最低温度必须较空气的最高温度高20℃，蒸发温度为-4℃。求：热泵的供热负荷；致冷剂流量；所需功率。解：（1）热泵的供热负荷：标准状况下30m3/min的空气的质量为：3029.1Vm=38.7kg/min=0.645kg/s2501.1645.0tmcQp16.3kJ/s冷凝器温度为30+20＝50℃，蒸发温度为-4℃查表得压力和焓分别为：h1=395kJ/kg,s1=1.725kJ/(kg•K)h2=430kJ/kg,h3=272kJ/kg制热量：q1=h1-h3+h2-h1=158kJ/kg压缩功：w=h2-h1=35kJ/kg（2）致冷剂的质量流量：1qQm＝0.103kg/s（3）消耗的功率mwP3.6kW11-8热泵利用井水作为热源，将20℃的空气8×104m3/h加热到30℃，使用氟利昂R134a为致冷剂，已知蒸发温度为5℃，冷凝温度为35℃，空气的定压容积比热为)/(256.13KmkJcp，井水的温度降低7℃，试求理论上必需的井水量、压缩机功率和压缩机的压气量（m3/h）。解：查表得压力和焓分别为：h1=400kJ/kg,h2=420kJ/kg,h3=250kJ/kg制热量：q1=h2-h3=170kJ/kg吸热量：q2=h1-h3＝150kJ/kg压缩功：w=h2-h1=20kJ/kg加热空气额热量：tcmQpa80000×1.256×10=1×106kJ/h致冷剂流量：1qQm＝5.88×103kg/h必需的井水量：mw=mq2/(4.18*7)=30143kg/h压缩机功率:mwP32.6kW氟利昂R134a在35℃时比容为0.018m3/kg压缩机的压气量:5.88×103/0.018=3.27×105m3/h11-9解：制冷量：Q＝m2×cp×(t2-t1)=1000×4.18×8=3.344×104kJ/min蒸发器内压力：1.001(7℃)冷凝器内压力：4.2kPa补充水量：Q/r=3.344×104/2484/0.98=13.7kg/min