制冷原理与装置作业-答案

第一章，第二章练习1.R22压缩机排出的压力为2.0Mpa，温度为90 ，试验确定此制冷剂的当前比例体积、焓、非熵和过热比例。答：通过查看R22的lgp-h图表，您可以看到：v=0.0157m3/kg，h=455.2Kj/kg，s=1.793Kj/Kg。k，ts=51.27 c， t=90-51.27=38.73 c2.在lgp-h图中，制冷剂R134a指示压力为0.15MPa的焓为500kJ/kg的点，并说明其状态？(画略图表示)。答：此点过热，如图所示。0.15MpaLgph500KJ/Kg3.写下面制冷剂的化学分子式，将“r”改为判断臭氧层破坏与否的新代码。R12、R50、R23、R13、R32、R14、R115、R22、R134a、R600a、R123答：每个制冷剂的分子和新代码如下表所示。制冷剂分子式新代码R12CF2Cl2CFC12R50CH4HC50R23CHF3HFC23R13CF3ClCFC13R32CH2F2HFC32R14CF4FC14？R115C2F5Cl或CF2ClCF3CFC115R22CHF2ClHCFC22R134aC2H2F4或CH2FCF3HFC134aR600aC4H10或CH(CH3)3HC600aR123C2HF3Cl2或CHCl2CF3HCFC1234.R134a标准(正常)气化潜热Rb=214.86 kj/kg，针对范例2-1的阶段(5)，尝试重新计算气化热量r、饱和液体的焓HSL和饱和液体的非熵Ssl。A: (1)根据饱和蒸气压公式(2-2):根据一个标准大气压力(pb=1.01325105 pa)计算饱和温度，tb=-26.14。根据气化热公式(2-3):-20 的气化热为210.8 kJ/kg在此温度下饱和蒸汽的焓和非熵分别为kJ/kg、kJ/kg。是k。饱和液体的非焓等于饱和蒸汽的非焓减去气化热，因为饱和液体的非熵等于饱和蒸汽的非熵减去气化热和绝对温度：饱和液体的焓为：=173.9 kJ/kg；饱和液体的熵为：=0.9015 kJ/kg。k5.请说明矿物润滑剂和聚酯润滑剂分别用于哪些制冷剂？答：矿物润滑剂用于极性弱或非极性的制冷剂(例如R11、R12、R600a、R22)，涤纶润滑剂用于极性强的制冷剂(例如R134a、R407C)。6.请说明ODP的意义，请说明GWP、HGWP、TEWI的意义和相互关系答：ODP是区域部署Potential的缩写，表示大气臭氧层消耗的潜在值，基于R11，其值人为规定为1.0GWP代表全球气候变化Potential，表示温室气体排入大气后直接产生的全球变暖效应，根据CO2将该值定义为1.0。HGWP也表示温室气体排放到大气后直接产生的全球变暖效应，以R11为基准，值为1.0，HGWP值为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，由两部分组成。第一部分是直接温室效应(Direct Warming Impact)。这可以表示温室气体排放、泄漏、系统修复或废弃时进入大气后对温室效应的影响，可以表示为温室气体GWP值与排放总量的乘积。第二部分是间接温室效应(Indirect Warming Impact)，使用这些温室气体的设备表示由于能源消耗而产生的二氧化碳排放所产生的温室效应。第三章练习题1.蒸汽压缩制冷系统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：将制冷剂从低温低压蒸汽压缩到高温高压气体，完成压缩过程。(2)冷凝器：高温高压过热制冷剂气体从冷凝器冷却成制冷剂液体，完成冷却过程。(3)节流元件：在压力、温度降低、节流前后不发生焓变化的情况下完成冷却过程。(4)蒸发器：低温低压两相制冷剂吸收热量，蒸发，变成低温低压制冷剂气体，完成制冷过程。辅助设备：(1)干燥过滤器：从制冷系统中去除微量水分和杂质，一般安装在节流部件前。(2)油分离器：一般安装在压缩机排气口，分离制冷剂和润滑油，使大部分润滑油达到压缩机，常用在螺杆压缩机制冷系统中，多级低温制冷系统中，为防止低温时润滑剂冻结的危险，还经常安装油分离器。家用空调或冰箱一般不使用。(3)储液罐：用于大中型制冷剂系统，一般安装在冷凝器后，在转移元件之前，可以调节制冷剂循环量，安装了储液罐的制冷剂系统对制冷剂的充电量比较不敏感。(4)气液分离器：通常安装在压缩机吸入口和蒸发器出口之间，以防止压缩机液体碰撞。(5)回热器：用于具有回热的空调系统，通过与蒸发器出口的低压低温制冷剂蒸汽进行热交换，进入节流元件的制冷剂液体变得过冷，进入压缩机进气口的制冷剂蒸汽过热，防止压缩机吸入制冷剂液体。(6)高低压保护装置：高压保护装置安装在压缩机排气口，通过毛细管引入排气压力，进入高压保护装置，排气压力过高时，将压缩机停在压缩机上。低压保护装置安装在压缩机进气口上，用毛细管引入进气压力，进入低压保护架，在进气压力过低时，使压缩机停止进入压缩机。(7)过冷器：安装在凝汽器上后，在节流器之间进一步冷却冷凝器出口的制冷剂，以确保易经制冷剂的过冷，改善冷却系统的冷水，防止两相高压制冷剂进入节流元件，一般不使用小型冷却系统，蓄热器具有过冷功能。2.何谓冷却系数？什么是热泵热系数？冷却系数和热泵除热系数的值范围如何？(1)冷却系数：e (COP，Coefficient Of Performance)，表示单位耗电量可获得的冷却。也称为冷却性能系数，是制冷系统(冰箱)的重要技术和经济指标。冷却性能系数大表示冷却系统(冰箱)的能源利用效率高。制冷剂种类及工作条件相关的系数，没有数量。一般蒸汽压缩空调系统的COP值约为2.6-3.8(国内)，国外最多可达6个(日本)。家用冰箱的COP一般在1.5-2.5左右。(2)热泵热系数：称为热泵系数，或eh表示单位热量与单位功耗之比。在相同的热泵系统中，相同的温度区域为=1 e，对于蒸汽压缩系统，热泵系数大于1。3.压缩机进气口的制冷剂蒸汽在什么情况下称为“有害过热”？制冷剂蒸汽在冷却空间外吸收周围空气的热量，使其过热，这种过热称为“有害过热”或“无效过热”。4.教材也在t-s图表上显示3-13的实际周期。5-6倾斜到右下方，因为蒸发器内有电阻损失。6-1s:可以看作是先等压过热到a，然后从a焓节流到1s。1s-2s:压缩过程，实际上不是绝热等熵压缩。2s-b:排气过程的冷却B-c:排气管的压降C-3-4:具有流动阻力损失的冷凝冷却过程。所以左下角倾斜了。4-5:实际节流具有环境和热交换，从而增加了熵。5.以R22作为制冷剂的蒸汽压缩制冷理论循环，蒸发温度-5，冷凝温度30，压力-焓图中循环的绘制和计算：(1)单位压缩操作；(2)单位冷却能力；(3)单位冷凝负荷；(4)冷却系数。检查R22的饱和状态表和lgp-h图的以下参数：H1=403.5 kj/kg，H3=H4=236.6 kj/kg，H2=429.3 kj/kg。(1)单位制冷能力Q0=h1-H3=h1-H4=403.5-236.6=166.9 kj/kg(2)单位理论功率w0=h2-h1=429.3-403.5=25.8kJ/kg(3)单位冷凝负载qk=H2-H3=429.3-236.6=192.7 kj/kg(4)冷却系数=q0/w0=166.9/25.8=6.476.制冷剂是R22，制冷剂是80千瓦。采用蒸汽压缩的再加热理论循环。蒸发温度为-10，吸入过热 tr=10，冷凝温度为42 。计算：(1)制冷压缩机入口的制冷剂体积流动；(2)再生器的负载；(3)压缩机功率；(4)在蒸发器入口的混合物中，蒸汽分数分别用质量分数和体积分数表示。检查R22的饱和表、过热蒸汽表和lg-h图的以下参数：H1=410 kj/kg，H2=450 kj/kg，H3=252 k2/kg。h0=401 k1/kg，h4=188.4 kJ/kgV=0.0007587 m3/kg，v=0.06535 m3/kg，v1=0.07 m3/kg再生器产生的热平衡关系h1-h0=h3-h3也就是410-401=252-h3H3=243kJ/kg=h4因此，播放器的单位负荷为h1-h0=9 kJ/kg(1)单位质量制冷能力q0=h0-h4=401-243=158kJ/kg质量流qm=Q0/q0=80/158=0.506kg/s压缩机入口体积流量qv=qv1 qv=QM v1=0.5060.070=0.035 m3/s/s(2)回热器的负荷为Q=qm*9=9*0.506=4.55kW(3)单位理论工作w0=h2-h1=450-410=40kJ/kg压缩机功率w=wqm w=w0qm=400.506=20.24kW(4)质量得分x为：蒸汽和液体的体积比：所以蒸汽的体积分数y是：7.为给小型冷冻库提供106F(6FS10)压缩机，库温度要求tc=-10。水冷冷凝器的冷却水平均温度tw=30 ，在运行条件下，尝试对冰箱系统进行热计算。已知的压缩机参数：气缸直径D=100mm，行程s=70mm，气缸数Z=6，转数n=1440r/min，蒸发器传热温差 t0=10 ，出口处温度5 ，吸入解决方案：冰箱根据已知条件在以下条件下工作(见上图):tk=twtk=30 5=35cT0=TC- t0=-10-10=-20 cT1=t0 5=-20 5=-10 cT3=32c查看R22列属性图表。点编号P(MPa)T ( c)H (kJ/kg)/(m3/kg)10.245-15400.7510.245-10404.020.095221.355448.031.35532239.23Q0，qv，w0，wi， 0， I，qvh，qvs，Q0，P0，pi，PE，qk生命周期的计算方法如下：(1)单位质量冷却能力Q0=h1-H4=400.75-239.23=161.52 kj/kg(2)单位体积冷却能力qv=Q0/=161.52/0.0952=1696.64 kj/m3(3)理论费w0=H2-h1 =448-404.02=43.98 kj/kg(4)指令鼻孔Wi=w0/i=43.98/0.65=67.77 kJ/kg(5)冷却系数0=q0/w0=161.52/43.98=3.67i=q0/wi=161.52/67.77=2.39(6)理论气体传递Qvh=0.079 m3/s(7)实际气体损失Qvs=(8)冰箱的工作流体流动Qm=(9)冰箱的总冷却能力Q0=(10)压缩机功耗理论功率：P0=QM w0=0.5 x 43.98=21.99 kw显示功率：pi=qwi=0.5 * 67.66=33.83 kw轴功率：Pe=(11)冷凝器的热负荷H2s=h1=471.68kJ/kgQk=第四章练习题1.描述了两阶段压缩制冷循环和嵌套压缩制冷循环。答：两阶段压缩制冷循环：从蒸发压力到冷凝压力，制冷气体增加的两个阶段(首先从低压级压缩到中等压力，在中等压力下气体经过中间冷却后，从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，两阶段压缩冷却周期主要分为一阶段节流中间完整冷却周期、一阶段节流中间不完整冷却周期。两阶段节流中间完全冷却周期，两阶段节流中间不完全冷却周期。如果压缩机气体系数或效率太低，排气温度太高，则可以解决较大的压力比。嵌套压缩制冷循环：使用两种或多种制冷，由两种或两种以上压缩制冷循环组成。高温等级使用中温制冷剂，承担高温区域的制冷