第11章-习题提示和答案

第十一章制冷循环99图11-1第十一章制冷循环11-1一制冷机在-20℃和30℃的热源间工作，若其吸热为10kW，循环制冷系数是同温限间逆向卡诺循环的75%，试计算：（1）散热量；（2）循环净耗功量；（3）循环制冷量折合多少“冷吨”？提示和答案：LactcHL0.750.753.80TTT，cccactnetQQQQqqPqq，12.63kWQq，cnetact2.63kWQqP；2.59冷吨。11-2一逆向卡诺制冷循环，其性能系数为4，（1）问高温热源与低温热源温度之比是多少？（2）若输入功率为1.5kW。试问制冷量为多少“冷吨”？（3）如果将此系统改作热泵循环，高、低温热源温度及输入功率维持不变。试求循环的性能系数及能提供的热量。提示和答案：LcHHLL11TTTTT，HLc111.25TT；ccnet1.875kWQqP，0.486冷吨；HcHL5TTT，cnet7.5kWQqP。11-3压缩空气制冷循环（图11-1）运行温度c290KT，0300KT，如果循环增压此分别为3和6，分别计算它们的循环性能系数和每千克工质的制冷量。假定空气为理想气体，比热容取定值1.005kJ/(kgK)pc、1.4。提示和答案：111，2.712a、1.496b；14,01219.18KaaTT，14,01179.81KbbTT，122,11396.93KapTTp，12,1483.86KbbTT，c,14,()71.2kJ/kgapaqcTT，c,14,()110.7kJ/kgbpbqcTT。11-4若题11-3中压气机绝热效率C,0.82s，膨胀机相对内效率T0.85，（1）分别计算1kg工质的制冷量，循环净功及循环性能系数；（2）若取空气比热容是温度的函数，再第十一章制冷循环100图11-2求循环增压比为3的循环制冷量、循环净功及循环性能系数。提示和答案：（1）膨胀机相对内效率3434T3434hhTThhTT，压气机绝热效率2121C,s2121hhTThhTT。（a）43T34()235.34KTTTT，2121C,s()/420.40KTTTT。c,14,()54.93kJ/kgapaqcTT、net,12',34,()()66.1kJ/kgaaawhhhh，c,net,0.831||aaaqw；（b）c,86.58kJ/kgbq、net,141.0kJ/kgbw、0.614b。（2）查空气热力性质表：1292.25kJ/kgh，3302.29kJ/kgh；r21.2531p，r31.4108p。2r2r113.7593pppp、4r4r330.4727pppp。查同表2396.61KT，2399.58kJ/kgh；4219.43KT，4221.39kJ/kgh。2121C,s()423.14kJ/kghhhh，43T34()233.53kJ/kghhhh，net2'143()()62.13kJ/kgwhhhh，c1456.72kJ/kgqhh，cnet,0.913||aqw。本题温差范围并不很大，故与采用定比热容的误差也不很大。11-5若例11-1中压气机的绝热效率C,0.90s、膨胀机的相对内效率T0.92，其他条件不变，再求无回热时的制冷系数、1kg空气的制冷量cq及压缩过程的作功能力损失。提示和答案：据例11-1，212'1Cs()417.57KTTTT，4'3T34()193.66KTTTT，C2'1()165.24kJ/kgpwcTT，T34'()9.99kJ/kgpwcTT，c14'59.79kJ/kgqhh，netCT65.25kJ/kg，cnet0.916qw，2'0g02ln11.83kJ/kgpTITsTcT。11-6某采用理想回热的压缩气体制冷装置（循环示意见图11-3），工质为某种理想气体，循环增压比为5，冷库温度c40CT，环境温度为300K，若输入功率为3kW，试计算：第十一章制冷循环101图11-3（1）循环制冷量；（2）循环制冷量系数；（3）若循环制冷系数及制冷量不变，但不用回热措施。此时，循环的增压比应该是多少？该气体比热容可取定值，0.85kJ/(kgK)pc、1.3。提示和答案：132434.93KTT，1651160.82KTT，12345611356111.1561、c,1345611()58.95kJ/kgpbqcTT，c1234561net3.47kWQqP，1331114.9pTpT。11-7某压缩气体制冷循环中空气进入压气机时10.1MPap，1c23.15Ctt，在压气机内定熵压缩到20.4MPap，然后进入冷却器。离开冷却器时空气温度3026.85Ctt。取空气比热容是温度的函数，试求制冷系数及1kg空气的制冷量cq。提示和答案：据，32144pppp，2r2r112.9832pppp，4r4r330.3527pppp，查空气热力性质表确定2371.43KT和2374.13kJ/kgh及4201.77KT和4203.66kJ/kgh。压缩机耗功C21122.01kJ/kgwhh，膨胀机作出功T3498.63kJ/kgwhh，空气在冷却器中放热量02371.84kJ/kgqhh，循环制冷量c1448.46kJ/kgqhh，循环输入的净功netCTnet0c23.38kJ/kg，循环的制冷系数cnet2.07qw。循环的净热量net0c71.84kJ/kg48.46kJ/kg23.38kJ/kgqqq。11-8氟利昂134a是对环境较安全的制冷剂，用来替代对大气臭氧层有较大破坏作用的氟利昂12。今有以氟利昂134a为工质的制冷循环，其冷凝温度为40℃，蒸发器温度为-20℃（图11-4），求：（1）蒸发器和冷凝器的压力；（2）循环的制冷系数。提示和答案：若非特别说明制冷剂离开蒸发器进入压缩机时的状态可近似为温度为蒸发器内温度的干饱和蒸气，离开冷凝器时的状态为冷凝器内温度的饱和液；节流过程焓值不变。据120Ct、340Ct，查氟图11-4第十一章制冷循环102图11-5图11-6图11-7里昂134a热力性质表1133.8kPap、1385.89kJ/kgh、11.7387kJ/(kgK)s、231016.32kPapp、34256.44kJ/kghh；据2123sspp、，查得2428.2kJ/kgh。c14129.5kJ/kgqhh,net2142.3kJ/kgwhh，cnet3.06qw。11-9一台汽车空调器使用氟利昂134a为制冷工质，向空调器的压缩机输入功率2kW，把工质自200kPa压缩到1200kPa，车外的空气流过空调器的蒸发器盘管从33℃的降温到15℃吹进车厢（流程示意见图11-5），假定制冷循环为理想循环，求制冷系统内氟利昂134a的流量和吹进车厢时的空气体积流量。车厢内压力为100kPa。提示和答案：制冷工质循环参见图11-6，同题11-8。显见21ss、循环制冷量等于空气放热量。注意制冷剂流量和循环制冷量关系和空气体积流量应折合到车厢内状态。循环制冷量c14126.0kJ/kgqhh，循环净功net2137.3kJ/kgwhh，制冷装置制冷量cCccnet6.804kWQmPqqqqw，进入车厢的空气流量c,a0.376kg/sQmpqqct，所以,ag30.211m/smVqRTqp。11-10某压缩蒸汽制汽冷装置采用氨（NH3）为制冷制，参看图11-7，从蒸发器中出来的氨气的状态是115Ct，10.95x。进入压气机升温升压后进入冷凝器。在冷凝器中冷凝成饱和氨液，温度为425Ct。从点4经节流阀，降温降压成干度较小的湿蒸气状态，再进入蒸发器气化吸热。（1）求蒸发器管子中氨的压力第十一章制冷循环1031p及冷凝器管子中的氨的压力2p；(2)求cq、netw和制冷系数，并在Ts图上表示cq；（3）设该装置的制冷量c44.210kJ/hQq，求氨的流量mq；（4）求该装置的效率。提示和答案：参照题11-8、11-9，10.236MPap、21.003MPap；本题10.95x，111(1)1358.95kJ/kghxhxh，c151060.7kJ/kgqhh，可用Ts图上面积155'1'1表示，net21184.0kJ/kgwhh，cnet5.77qw，cc0.11kg/sQmqqq；装置效率可定义为冷量，0x,cc1164.35kJ/kgQTeqT，与循环净功的比值xx,net0.893Qeew。11-11上题中若氨压缩机的绝热效率C,0.80s，其它参数同上题，求循环的netw、及效率xe。提示和答案：本题与题11-10差异仅在于netnetC,sww。2121C,s1588.9kJ/kghhhh，netnetC,s230kJ/kgww、cnet4.61qw、冷量不变，故x,164.35kJ/kgQe，循环效率x,net0.715xQeew。11-12若11-10题中制冷剂改为氟利昂134a(HCF134a)，求（1）蒸发压力1p和冷凝压力2p；（2）cq、netw和；（3）HCF134a的流量；（4）装置效率xe。提示和答案：参照题11-10。据工作温度，查得1164.36kPap、2665.49kPap，查HCFC134a的压焓图（见示意图11-8）1380kJ/kgh、2406kJ/kgh、4230kJ/kgh；c15150kJ/kgqhh，net2126kJ/kgwhh，cnet5.77qw；cc0.778kg/sQmqqq；0x,cc123.24kJ/kgQTeqT；xx,net0.894Qeew。图11-8第十一章制冷循环104图11-911-13某热泵装置用氨为工质，设蒸发器中氨的温度为-10℃，进入压缩机时氨蒸气的干度为10.95x，冷凝器中饱和氨的温度为35℃。求：（1）工质在蒸发器中吸收的热量2q，在冷凝器中的散向室内空气的热量1q和循环供暖系数'；(2)设该装置每小时向室内空气供热量41810kJQ，求用以带动该热泵的最小功率是多少？若改用电炉供热，则电炉功率应是多少？两者比较，可得出什么样的结论？提示和答案：查得NH3相应热力参数后计算，1(1)1366.0kJ/kghxhxh，4346.80kJ/kghh，据24pp、21ss得260Ct并21550.5kJ/kgh。1241203.7kJ/kgqhh，2141019.2kJ/kgqhh，net21184.5kJ/kgwhh，1net6.52qw；110.0185kg/sQmqqq，net3.41kWmPqw，若用电炉，1E22.2kWQPq，EPP，所以热泵供暖是一种节能措施。11-14某热泵型空调器工质为氟利昂134a，设蒸发器中氟利昂134a温度为-10℃，进压气机时蒸气干度10.98x，冷凝器中饱和液温度为35℃。求热泵耗功和循