热《制冷与低温原理》作业参考答案.pdf

第一章第一章 1 1 常用的制冷方法有哪些 他们是利用什么原理实现制冷的 除此之外 还有那些制冷方 法 你能再举一些制冷方法的例子吗 常用的制冷方法有哪些 他们是利用什么原理实现制冷的 除此之外 还有那些制冷方 法 你能再举一些制冷方法的例子吗 答 一般来说 制冷的方法主要有三种 1 利用物质相变制冷 如融化 蒸发 升华 等 的吸热制冷效应 2 利用气体膨胀产生的冷效应制冷 3 利用珀尔贴效应的热 点制冷 例如 利用半导体的珀尔贴效应的制冷方法叫做半导体制冷 除此之外 其他的制冷方法还有气体涡流制冷 热声制冷 绝热去磁制冷 氦稀释制冷 1 2 请说出气体绝热膨胀制冷三种方法的名称 并说出它们各自的优缺点 请说出气体绝热膨胀制冷三种方法的名称 并说出它们各自的优缺点 名称 优点 缺点 有外功输出的膨胀过程 气体温降大 复热时制冷量大 要采用膨胀机 系统结构复杂 绝热放气过程 小型制冷机中广泛使用 无外出功输出 节流膨胀过程 系统结构简单 气体流量便于调节气体温降小 制冷量小 1 3 画出逆卡诺循环 洛仑兹循环 蒸气压缩制冷循环 气体液化循环 斯特林制冷循环 画出逆卡诺循环 洛仑兹循环 蒸气压缩制冷循环 气体液化循环 斯特林制冷循环 G M 制冷循环 基本型脉管制冷机循环等理想制冷循环的流程示意图 制冷循环 基本型脉管制冷机循环等理想制冷循环的流程示意图 答 逆卡诺循环 洛伦兹循环 蒸气压缩制冷循环 1 2 等熵压缩过程 2 3 等温放热过程 3 4 等熵膨胀过程 4 1 等温吸热过程 制冷 a b 等熵压缩过程 b c 与高温变温热源无温差的放热过程 c d 等熵膨胀过程 d a 与低温变温热源无温差的吸热过程 制冷 气体液化循环 斯特林制冷循环 G M 制冷循环 基本型脉管制冷循环 1 高压气体进入管内 向封闭端移 压缩 2 封闭端水冷器带走热量 温度压力降低 1 2 将制冷剂压缩到冷凝温度 2 3 冷凝器中冷凝成液体 3 4 节流 4 1 蒸发器蒸发吸热 制冷 1 2 等温压缩 2 0 等熵膨胀至液化气体的饱和温度 0 3 1 制冷剂与液化气体可逆换热 复热回升 1 2 等温压缩 2 3 定容放热过程 3 4 等温膨胀过程 制冷 4 1 定容吸热过程 1 2 等容充气过程 2 3 等压充气过程 3 4 等容放气过程 4 1 等压放气过程 制冷 3 排气阀打开 气体膨胀左移 降压获得低温 4 进气阀再次打开 重复操作 1 5 请说明理想循环与可逆循环的异同点 指出上述请说明理想循环与可逆循环的异同点 指出上述 3 题中的循环哪些是不可逆循环 为什 么 题中的循环哪些是不可逆循环 为什 么 答 有些循环除了一两个不可避免的不可逆循环过程外 其余均为可逆过程 这样的循 环以及可逆循环都称为理想循环 即理想循环既包括可逆过程也可能包括不可逆过程 但可逆循环只是可逆过程组成的 蒸气压缩制冷循环是不可逆循环 因为该循环需要用到节流阀 而节流过程是由摩 擦损失的 是一个不可逆过程 G M 制冷循环 基本型脉管制冷机循环中带有配气阀门 的循环是不可逆循环 因为这些配气阀都将产生摩擦损失 是不可逆过程 1 6 说出蒸气压缩制冷系统循环中的四个过程名称 以及发生这些过程相应的设备 说出蒸气压缩制冷系统循环中的四个过程名称 以及发生这些过程相应的设备 名称 设备 将制冷剂压缩到冷凝压力 压缩机 将高压制冷剂冷却并冷凝成液体 冷凝器 节流膨胀过程 节流机构 液体气化吸热过程 蒸发器 1 7 为什么当制冷剂经过节流阀膨胀 温度会降低 在节流过程中 那个状态参数维持不变 为什么当制冷剂经过节流阀膨胀 温度会降低 在节流过程中 那个状态参数维持不变 答 由微分节流效应 p p h h c v T v T p T a 微分节流效应的符号取决于 p T v T 与v的差值 而此差值与气体的种类及所处的 状态有关 如果这一差值大于零 则节流后温度降低 对应于节流效应转化曲线上 的制冷区 在节流过程中 气体的比焓值保持不变 1 8 说明为什么在制冷剂离开蒸发器后 要冷凝它是不可行的 说明为什么在制冷剂离开蒸发器后 要冷凝它是不可行的 答 蒸发器是一个换热器 它的作用是使经节流机构供入的制冷剂液体蒸发成蒸气 以 吸收被冷却物体的热量 蒸发器是一个对外输出冷量的设备 既制冷机的制冷部分 当 制冷剂离开蒸发器后 它已经完成了它的制冷作用 这时如果冷凝它 会让它部分液化 压力降低 影响之后的压缩机压缩过程 压缩机需要更多的功去压缩使其达到冷凝压力 从而恶性循环 制冷系数降低 所以说 在制冷剂离开蒸发器后 要再冷凝它是不可行 的 1 9 说出在蒸气压缩循环分析中 采用说出在蒸气压缩循环分析中 采用hp lg图的主要目的 图的主要目的 答 在蒸气压缩循环分析中 采用hp lg图 可以用图上的面积表示制冷量 因为是 绝热压缩 所以横坐标 h 的差值可以表示压缩机所做功 这样可以更直观的看出该循环 的制冷系数 有利于循环分析 1 10 R22从压缩机排出时的压力为从压缩机排出时的压力为2 0MPa 温度为 温度为C 90 试确定该载冷剂此时的比体积 比焓 比熵和过热度 试确定该载冷剂此时的比体积 比焓 比熵和过热度 解 查表知 R22 在饱和压力为 2 0MPa 时 对应的饱和温度为C 52 CTCT s 5290 所以此时 R22 处于过热蒸气状态 对热度1 查压焓图 KkgkJskgkJhkgmmkg 79 1 455 014286 0 70 1 70 33 1 11 含有含有 15 液体和液体和 85 蒸气的混合物氨 其温度为蒸气的混合物氨 其温度为C 10 确定其比焓和压力 确定其比焓和压力 解 干度85 0 1 85 fg g mm m 温度为C 10时 查表得饱和压力为 0 28993MPa kgkJhkgkJh fg 71 808 76 487 比焓 kgkJhhh fg 2895 29371 808176 48785 01 1 12 2 N的压力为的压力为 101MPa 比焓为 比焓为 129kJ kg 求两相混合物的干度 求两相混合物的干度 答 查表得 kgkJhkgkJhMPaP gfs 76 520 4 643101 时 又 6635 0 4 64376 520 4 643129 1 fg f gf hh hh hhh 为所求 1 13 在在hp lg图上标出制冷剂图上标出制冷剂 R143a 的压力为的压力为 0 15MPa 比焓为 比焓为 500kJ kg 的点 并说明 其处于什么状态 的点 并说明 其处于什么状态 解 从图中可以看出 其处于过 热蒸气的状态 1 14 用图来求用图来求 R22 在在C 30时的气化热 并与查表求得的结果相比较 时的气化热 并与查表求得的结果相比较 解 查压焓图 kgkJhkgkJhCT gfs 413 23930 时 气化热kgkJhh fg 174239413 查表 kgkJhkgkJhCT gfs 60 413 38 23630 时 气化热kgkJhh fg 22 17738 23660 413 由上可以看出 查图与查表的结果相差不是很大 都比较准确 1 15 试分析卡诺循环的制冷系数同温度的关系 试分析卡诺循环的制冷系数同温度的关系 答 卡诺循环的制冷系数 0 0 w q 在 T s 图上表示如下图 2 其他条件不变 当热源温度降低时 可以看到 1234 的面积减小 s214s1的面积不变 即 单位制冷量 q0不变 循环所耗功 w0减小 制冷系数升高 反之 当热源温度升高时 s214s1 的面积不变 1234 的面积增大 即循环所耗功 w0增大 即单位制冷量 q0不变 制冷系数减 小 1 16 试说明蒸气压缩制冷循环与蒸气压缩热泵循环的异同点 并在试说明蒸气压缩制冷循环与蒸气压缩热泵循环的异同点 并在 T s 图上把两循环表示 出来 图上把两循环表示 出来 答 相同点 蒸气压缩制冷循环与蒸气压缩热泵循环在原理上是完全相同的 两个循环 都是与环境相互作用 从低温热源吸热 然后放热至高温热源 与此同时 按照热力学第二定律 必须消耗机械功 原则上 凡是用来作制冷机的循 环 都可以用作热泵 凡是用于制冷机的分析方法 都可以用于分析热泵 不同点 1 两者的目的不同 蒸气压缩制冷循环的目的是为了获得低温 制冷 也就是着眼于从低温热源吸热 蒸气压缩热泵循环的目的是为了获得 高温 也就是着眼于放热至高温热源 2 两者的工作温区往往有所不同 上述所谓的高温热源和低温热源 只 是彼此相对而言的 由于两者的目的不同 通常蒸气压缩热泵循环是 将环境作为低温热源 而蒸气压缩制冷循环是将环境作为高温热源 对于同一环境温度来说 热泵循环的工作温区就明显高于制冷循环 如左图所示 图中 s214s1的面积表示单位制 冷量 q0 图中 1234 的面积表示循环所消耗 的功 w0 1 其他条件不变 当冷源温度降低时 可 以看到 s214s1的面积减小 1234 的面积 增大 即单位制冷量 q0减小 循环所耗 功 w0增大 制冷系数降低 反之 当冷 源温度升高时 s214s1的面积增大 1234 的面积减小 即单位制冷量 q0增大 循 环所耗功 w0减小 制冷系数增大 S1 S2 两循环的 T s 图一样 如下所示 对于蒸气压缩制冷循环 制冷量为图中的面积 s215s1的面积 而对于蒸气压缩热泵循环 制热量为图中 s224s1的面积 1 17 一卡诺制冷循环 在一卡诺制冷循环 在C 12下吸热 在下吸热 在C 40下放热 下放热 1 计算该制冷循环的制冷系 数 计算该制冷循环的制冷系 数 2 如果此循环在温度 如果此循环在温度C 12下吸热下吸热 15kW 其功耗是多少 其功耗是多少 3 如果卡诺循环在于 上述制冷循环相同的温度界限下工作 其热泵系数为多少 如果卡诺循环在于 上述制冷循环相同的温度界限下工作 其热泵系数为多少 4 如果热泵在温度 如果热泵在温度C 12时 吸热 时 吸热 15kW 在温度 在温度C 40是的放热速率是多少 是的放热速率是多少 解 1 KCTKCT15 31340 15 25312 0 制冷系数22 4 15 25315 313 15 253 0 0 TT T 2 制冷系数 0 0 w q kW q w5545 3 22 4 15 0 0 其功耗为 3 5545kW 3 热泵系数22 522 411 4 热泵系数kWqq qq q w q H H HH 5545 1815 122 5 22 5 1 0 0 所以在温度C 40时的放热速率是 18 5545kW 1 19 用两个卡诺制冷机在用两个卡诺制冷机在 0 1K 温度位制取温度位制取 0 1W 的制冷量 第一个卡诺制冷机工作在的制冷量 第一个卡诺制冷机工作在 0 1K 与与 2K 温度之间 第二个卡诺机则工作在温度之间 第二个卡诺机则工作在 2K 温度和温度和 300K 高温位之间 试问用这两个制冷 机 把 高温位之间 试问用这两个制冷 机 把 0 1W 的能量从低温位转移到高温位所需的功为多少 若仅用一个卡诺机 情况如何 的能量从低温位转移到高温位所需的功为多少 若仅用一个卡诺机 情况如何 解 对于第一个卡诺机 制冷系数 Ww ww q TT T 9 1 1 0 9 1 1 0 1 02 1 0 1 0 0 0 1 对于第二个卡诺机 制冷系数 2 300 2 0 1 1 9 298 所以 把 0 1W 的能量从低温位转移到高温位所需的功 w 1 9 298 299 9 若仅用一个卡诺机 制冷系数 Ww ww q TT T 9 299 1 0 9 299 1 0 1 0300 1 0 0 0 0 1 1 20 一个理想的制冷器 冷气体在一个理想的制冷器 冷气体在 72K 和和 88K 之间等压吸热 并在之间等压吸热 并在 300K 等温排放热量 假设工作流体为理想气体 工质从 等温排放热量 假设工作流体为理想气体 工质从 88K 压缩到压缩到 300K 以及从 以及从 300K 膨胀到膨胀到 72K 均为等熵过 程 等熵指数为 均为等熵过 程 等熵指数为 1 4 试求制冷器的制冷系数 并分别同如下温度位的卡诺机相比较 试求制冷器的制冷系数 并分别同如下温度位的卡诺机相比较 1 72K 与与 300K 2 88K 与与 300K 解 由等熵过程 21 1 1 TTRgw 压缩过程对系统作功为 1 w 膨胀过程系统对外作功为 2 w 则 201 wqw 制冷系数 0755 0 88300 14 1 1 8830072300 14 1 1 88300 1 1 88300 1 1 72300 1 1 1 12 1 0 Rg RgRg w ww w q 如果是同温位下的卡诺机 5 制冷系数3158 0 72300 72 0 0 1 TT T 6 制冷系数4151 0 88300 88 0 0 2 TT T 1 21 某理想热驱动制冷循环从温度为某理想热驱动制冷循环从温度为C 70的太阳能集热器得到热能 在的太阳能集热器得到热能 在C 15时制冷 在时制冷 在 C 35下将热量排入大气 求该系统的热力系数 下将热量排入大气 求该系统的热力系数 解 KCTKCTKCT H 15 34370 15 30835 15 28815 0 热力系数 4695 1 15 343 15 30815 343 15 28815 308 15 288 0 0 0 H H T TT TT T 1 22 初始压力为初始压力为 7 0MPa 温度为 温度为C 40的干空气 经过节流膨胀阀后的压力为的干空气 经过节流膨胀阀后的压力为 0 1MPa 试 求空气离开节流阀时的温度 如果上述的高压气体被预冷到 试 求空气离开节流阀时的温度 如果上述的高压气体被预冷到C 70 再节流到同样的压力 则制冷效果有何变化 再节流到同样的压力 则制冷效果有何变化 解 KCT31340 查压焓图知 在压力为 7 0MPa 温度为 313 15K 时 焓值为 298kJ kg 而节流膨胀过程为等焓过程 在压焓图上 沿着等焓线 查到在压力为 0 1MPa 时 温度为 285K 即C 28 制冷温差为C 12 如果上述高压气体被预冷到C 70 即 203K 在压焓图上查得此时焓值为 165kJ kg 同理查得压力为 0 1MPa 时的温度为 165K 即C 108 制冷温差为C 38 制冷效果 提高了 1 23 压力为压力为 7 0MPa 温度为 温度为C 40的空气经等熵膨胀至压力的空气经等熵膨胀至压力 0 1MPa 试求膨胀机的出口温 度 以及所作的功 试求膨胀机的出口温 度 以及所作的功 解 KCT31340 查压焓图知 在压力为 7 0MPa 温度为 313 15K 时 熵值为 5 65kJ kg K 沿着等熵线 查得压力为 0 1MPa 即大气压时 温度为K92 即C 181 为膨胀机的出口温度 由等熵过程 作功为 kJTTRgw56750 14 1 1 1 1 21 一工作于一工作于 1 0MPa 和和 0 1MPa 高低压之间的高低压之间的 G M 制冷机 工质为氦气 环境温度为制冷机 工质为氦气 环境温度为 300K 膨胀前的气体温度为 膨胀前的气体温度为 80K 膨胀过程是可逆绝热压缩过程 假定压缩机和回热器效率为 膨胀过程是可逆绝热压缩过程 假定压缩机和回热器效率为 100 试求单位制冷量和性能系数 试求单位制冷量和性能系数 解 由题意 已知MPMPKTKT lh 1 0 0 1 300 80 31 单位制冷量 kgW T P T P R PP mm Q q lh lh 37 3588 80 1 0 300 1 314 8 1 1 01 13 21 0 0 性能系数 1412 3 80300 14 1 1 37 3588 1 1 21 00 0 TT q w q 第二章 第二章 2 1 理想的制冷剂应具有哪些特性 理想的制冷剂应具有哪些特性 答 1 热力性质方面 a 在工作温度范围内有合适的压力和压力比 b 通常希望单位制冷量 0 q和单位容积制冷量 v q比较大 c 比功w和单位容积压缩功 v w小 循环效率高 d 等熵压缩的终了温度 2 t不太高 以免润滑条件恶化 润滑油粘性下降 结焦 或制冷工质自身在高温下分解 2 传输性质方面 a 粘度 密度尽量小 这样可以减少制冷工质在系统中的流动阻力 以及制 冷工质的充注量 b 导热率大 这样可以提高热交换设备 如蒸发器 冷凝器 回热器 等 的传热系数 减少传热面积 使系统更紧凑 3 物理化学性质方面 a 无毒 不燃烧 不爆炸 使用安全 b 化学稳定性和热稳定性好 制冷工质要经得起蒸发和冷凝的循环变化 使用中不变质 不与润滑油反应 不腐蚀制冷机构件 在压缩终了的高温 下不分解 c 对大气环境无破坏作用 既不破化大气臭氧层 没有温室效应 4 其他要求 原料来源充足 制造工艺简单 价格便宜 2 2 制冷剂的哪些物理性质可对系统性能产生影响 制冷剂的哪些物理性质可对系统性能产生影响 答 不燃烧 不爆炸 使用安全对系统的安全性能有很大影响 化学稳定性和热稳定 性对系统的稳定性能有很大影响 制冷工质要经得起蒸发和冷凝的循环变化 使 用中不变质 不与润滑油反应 不腐蚀制冷机构件 在压缩终了的高温下不分 解 才能满足系统的稳定循环 2 3 在选用制冷剂时 需要考虑的安全特性有哪些 在选用制冷剂时 需要考虑的安全特性有哪些 答 制冷剂必须是无毒无害的 不燃烧 不爆炸 化学稳定性和热稳定性要好 使用 中不变质 不与润滑油反应 不腐蚀制冷机构件 在压缩终了的高温下不分解 对大气环境无破坏作用 既不破化大气臭氧层 没有温室效应 2 4 写出下列制冷剂的分子式 写出下列制冷剂的分子式 R702 R704 R728 R50 R23 R125 R22 R134a R600a R123 代号 R702 R704 R728 R50 R23 R125 R22 R134a R600a R123 分子式 2 H He 2 N 4 CH 3 CHF 32CF CHF ClCHF 2 32FCF CH 3 3 CHCH 32CF CHCl 2 5 什么是共沸制冷剂 请举出三种共沸制冷剂的例子 什么是共沸制冷剂 请举出三种共沸制冷剂的例子 答 共沸制冷剂是由两种以上不同制冷剂以一定比例混合而成的共沸混合物 这类制冷 剂在一定压力下能保持一定的蒸发温度 其气液两相沸混合物可以改善制冷剂的特 性 制冷剂 R500 组成 R12 153a 73 8 26 2 制冷剂 R501 组成 R22 R12 75 25 制冷剂 R502 组成 R22 115 48 8 51 2 2 5 与与 R12 相比 相比 R134a R600a 有哪些优点和缺点 有哪些优点和缺点 答 R134a 一般情况下 它的压比要略高于 R12 但它的排气温度比 R12 低 对压 缩机工作更有利 于 R12 相比 它具有优良的迁移性质 其液体及气体 的热导率显著高于 R12 但是 它的水溶性比 R12 要强得多 这对制冷系 统很不利 对系统的干燥和清洁性要求较高 R600a 对环境没有破坏性 它的排气温度比 R12 的低 对压缩机工作更有利 而且它与矿物润滑油能很好的互溶 不需要价格昂贵的合成润滑油 与其 他物质的化学相溶性很好 而且与水的溶解性很差 这对制冷系统很有 利 但是 它的容积制冷量小于 R12 所以要选用排气量较大的制冷压缩 机 并且它在空气中可燃 在使用时要注意防火防爆 2 6 解释术语 制冷剂 和 载冷剂 并说明载冷剂的主要作用 解释术语 制冷剂 和 载冷剂 并说明载冷剂的主要作用 答 制冷剂 又叫制冷工质 是制冷机中的工作介质 它在制冷机系统中循环流动 通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换 从而实现制冷的目的 载冷剂 在间接冷却的制冷装置中 被冷却物体或空间中的热量 是通过一个中 间介质传给制冷工质的 这种中间介质在制冷工程中称之为载冷剂或第二制冷工质 作用 可使制冷系统集中在较小的场所 因而可以减少制冷机系统的容积及制冷 工质的充灌量 因为载冷剂的热容量大 被冷却对象的温度易于保持恒定 2 7 试说明润滑油对制冷系统的正面作用和负面作用 试说明润滑油对制冷系统的正面作用和负面作用 答 正面作用 1 降低压缩机的摩擦功和带走摩擦热 减少运动零件的摩擦 提高压缩机的可靠性 和延长机器的使用寿命 2 不致于使摩擦面的温度太高 防止运动零件因发热而 卡死 3 对于开启式压缩机 在密封件的摩擦面间隙中充满润滑油 不仅起到润滑作用 而且还可以防止制冷工质气体的泄漏 4 润滑油流经润滑面时 可带走各种机械杂质和油污 起到清洗作用 5 润滑油能在各零件表面形成油膜保护层 防止零件的锈蚀 负面作用 1 如果润滑油进入了系统的低温部分 会堵塞系统管路 造成系统瘫痪 2 当润滑油中含有水分易引起系统冰堵 含有石蜡如果析出会将制冷系统中的滤网 和膨胀阀堵塞 妨碍制冷工质流动 3 在高温下 油会分解产生积碳 这些堆积物会妨碍压缩机阀片等部件的运动 使 制冷效率降低 4 在制冷工质 油 金属的共存体中 高温时润滑油易发生化学反应 产生腐蚀性酸 而润滑油缓慢劣化易生成弱酸 这些反应生成物不仅腐蚀金属 还将侵蚀电动机 漆包线的涂层 引起电动机烧坏 镀统现象 产生积碳效应或生成焦油状物质 2 8 试说明矿物润滑油和聚酯类润滑油分别用于哪些制冷剂 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 矿物润滑油具有较小的极性 它们只能溶解在极性较弱或非极性的制冷工质中 一般用于 R11 R12 R600a 聚酯类润滑油具有较强的极性 能溶解在极性较强的制冷工质中 一般用于 R134a R407C 2 9 讨论对臭氧层有破坏作用的制冷剂替代研究的意义 以及需解决的主要问题 讨论对臭氧层有破坏作用的制冷剂替代研究的意义 以及需解决的主要问题 答 意义 当前环境变暖引起的气候变化 臭氧层空洞等已成为全球性的环境问题 如果任其发展下去将对人类的生存和发展构成严峻的挑战 因此在制冷剂 的替代研究过程中应该加强对生态环境的保护意识 不能只看到眼前的利 益 而同时要注重生态环境与人类的协调的 可持续的发展 由于制冷空 调热泵行业广泛采用 CFC 与 HCFC 类物质对臭氧层有破坏作用以及产生温 室效就 使全世界的这一行业面临严重的挑战 理想的替代制冷剂除应有 较低的 ODP 值和 GWP 值外 还应具有良好的安全性 经济性 优良的热 物性等优点 争取做到既环保又节能 主要问题 为了正确协调 蒙 与 京 的要求 为了全面正确衡量制冷剂对全球气 候变化的影响 制冷空调行业界认为 除了制冷剂的 GWP 值外 空调制 冷系统会以另一种方式对全球变暖起作用 由于这些系统均需依靠电力或 化石燃料的消耗来维持运行 而煤 石油和天然气燃料生产电力时都产生 CO2 进而也会影响全球变暖 对于空调制冷行业来说 为防止气候变暖所需作出的努力主要是 提供高效节能设备 减少 CO2 排放量 尽可能减少制冷设备使用和销毁时制冷剂的排放量或泄漏量 并采取有 效的回收再生设备 加强制冷剂的回收利用 2 10 试证明焦汤系数 试证明焦汤系数 J可用下列方程表示 可用下列方程表示 pppp J T Z pc RT v T v T c 2 1 请算出在请算出在 4 05MPa 下 氧的转化温度 比体积的计算式为下 氧的转化温度 比体积的计算式为 BpA v 1 其中其中 2 cTbTaA eTdB 式中 常数式中 常数 102824 0 103327 5 10136 2 10896 4 5656 1 4463 edcba v 是比体积 是比体积 cm3 g T 是温度 是温度 K p 是压力 是压力 MPa 证明 1 1 1 22 T Z pc RT vpTRZ cT Z pc RT vpRZ T Z p RT T c v T v T c PPPPP 通过上式得 v 1 A B 1 1 5656 4 896 3 10 T 2 136 6 10 2 T 5 3327 4 10 4 05 0 2824 4 10 T 4 05 转化温度状态为0 v T v T的时候 根据此公式求得 T 2 13 用用hp lg图及用式 图及用式 2 26 来求 来求 R22 在在C 20时的冷凝潜热 并与查表得到的结 果进行比较 时的冷凝潜热 并与查表得到的结 果进行比较 解 1 用hp lg图 在正常沸点 即正常大气压 P 0 1MPa 下 kgkJhhkgkJhkgkJh fgsgf 244154398 398 154 再查hp lg图 临界点温度KCTc15 36693 正常沸点温度KCTb15 23340 又 63676 0 15 366 15 233 6914 0 15 366 15 253 c b br c r T T T T T T 冷凝潜热kgkJ T T br r s 344 229 63676 01 6914 01 244 1 1 38 0 38 0 2 查表 kgkJhkgkJhCT gfs 79 396 33 17720 时 冷凝潜热kgkJhh fg 46 21933 17779 396 由上可以看出 查表和查图用公式计算的结果相差不大 2 14 假设由甲烷 乙烷 丙烷和丁烷组成的天然气处于两相状态 试问需要有几个参数才 能描述混合物的状态 试给出三种典型的参数组合来描述混合物的同一状态 假设由甲烷 乙烷 丙烷和丁烷组成的天然气处于两相状态 试问需要有几个参数才 能描述混合物的状态 试给出三种典型的参数组合来描述混合物的同一状态 解 由吉布斯相律42242 fpcf NNNN 所以需要四个参数才 能描述混合物的状态 1 混合物压力 P 甲烷气相中摩尔质量 乙烷气相中摩尔质 量 丙烷气相中摩尔质量 2 混合物温度 T 甲烷气相中摩尔质量 乙烷气相中摩尔 质量 丙烷气相中摩尔质量 3 混合物压力 P 混合物温度 T 甲烷气相中摩尔质 量 甲烷液相中摩尔质量 2 15 试分析氧和氩的混合气体 在试分析氧和氩的混合气体 在 0 101MPa 和和 90K 下达到平衡状态时 蒸气和液体的组 成 假设蒸气为理想气体 液体为理想溶液 下达到平衡状态时 蒸气和液体的组 成 假设蒸气为理想气体 液体为理想溶液 解 查表 在 0 101MPa 和 90K 时 1503 1 9860 0 212 KArKO 对于氧 气相中摩尔分数 48 919148 0 1503 19860 0 1503 111 21 2 1 KK K x 液相中摩尔分数 2 90902 0 1503 19860 0 1503 119860 01 21 21 1 KK KK y 对于氩 气相中摩尔分数 52 80852 09148 011 12 xx 液相中摩尔分数 8 998 0902 011 12 yy 第三章 第三章 3 1 简单蒸气压缩制冷理论循环 用 R22 作制冷剂 蒸发温度3 1 简单蒸气压缩制冷理论循环 用 R22 作制冷剂 蒸发温度C 5 冷凝温度 冷凝温度C 30 在 压 在 压 焓坐标图上画出该循环示意图 并计算 焓坐标图上画出该循环示意图 并计算 1 单位压缩功 单位压缩功 2 单位制冷量 单位制冷量 3 冷 凝器放热量 冷 凝器放热量 4 制冷系数 制冷系数 解 循环示意图如下 查表得 1 点 C 5 p1 0 421815MPa h1 402 745kJ kg 4 点 C 30 p4 0 91009MPa h4 236 38kJ kg 2 点 p4 p2 0 421815MPa 查图得 h2 440kJ kg 1 单位压缩功 w h2 h1 440 402 745 37 255kJ kg 2 单位制冷量 q0 h1 h4 402 745 236 38 166 365kJ kg 3 冷凝器放热量 qk q0 w 37 255 166 365 203 62kJ kg 4 制冷系数 4656 4 255 37 365 166 0 w q 3 2某制冷系统的制冷剂为R22 产冷量为80kW 采用蒸汽压缩理论循环 蒸发温度3 2某制冷系统的制冷剂为R22 产冷量为80kW 采用蒸汽压缩理论循环 蒸发温度C 10 冷凝温度为 冷凝温度为C 42 1 求压缩机进口处的制冷剂体积流量 单位 求压缩机进口处的制冷剂体积流量 单位sm 3 2 计算压缩机 的功率 计算压缩机 的功率 3 求蒸发器入口处混合物中的蒸气分数 分