建环制冷部分练习题参考解答

1、1建环制冷原理与设备课程部分思考题、练习题参考解答08 年 10 月一、判断题1 湿蒸气的干度 X 越大，湿蒸气距干饱和的距离越远。(X)2 .制冷剂蒸气的压力和温度间存在着一一对应关系。(X)3 低温热源的温度越低，高温热源的温度越高，制冷循环的制冷系数就越大。(X )4 同一工质的汽化潜热随压力的升高而变小。(V)5 .描述系统状态的物理量称为状态参数。(V)6系统从某一状态出发经历一系列状态变化又回到初态，这种封闭的热力过程称为热力循 环 。 ( V)7 为了克服局部阻力而消耗的单位质量流体机械能，称为沿程损失。(X)8 .工程上用雷诺数来判别流体的流态，当Ret050 1单级制冷循环

2、LgFh图QO -Vh.v-qv3416 2 _263 3= 1.6588 10丘0.6634.101kwLgP制冷剂循环量MR晋二金盘皿824 10%sh2-416.2450.1 -416.20.871= 455.12 kJ kg43 tk1t00h单级制冷循环 LgP图26单位容积制冷量压缩机的制冷量QO2=80%qv2Q0I=空 口04419.3=8.46kwqvi2015.2答：该制冷装置的制冷量为QO2=8.46kwI 制冷剂为 R22 的一次节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环，其运行工况tk= 40C,t0= -40C,中间冷却器中盘管的传热温差 t=6 C,低压级压缩机的吸气过

3、热度为 tg=30 C (设有回热器)。当制冷量为 Q0=15kw 时，试进行：两级压缩制冷循环的热力计算。解：h=388.61KJ/Kg ; hi=406.98KJ/Kg ; h2=442.35KJ/Kg ;h3=403.5kJ. kgh4=472.97KJ/Kg ； h5=249.686KJ/Kg ；Pk=15.335bar;P。=1.0495bar;中间压力P = JPk汉巳=Ji5.335.0495=4.01bar；相应的中间温度取tj =5C； ti =IOC ;t?=口 +也t= 5+6 = 1Ch8=h7-(m -h。)=201.174 -(406.98 -388.61) =18

4、2.804kJ. kgMRV6MRI低压级制冷剂循环量QO15.MR1-0.06691kg shi-hg406.98 -182804中间流量LgP,tk=+40CJj=-5 C 633匚 t0=-40C9 广1qvq。39314243.11404.4kJm3LgP4.3 tk2Vi0.13584(3)制冷装置的制冷量QO2QoiVh.80% vgVh.v.qvito5i0h过冷循环 LgP-h 图、双级压缩机热力计算0.06691二0.0211kg s双级制冷循环 LgP-h 图27249.686-201.174403.5-249.686高压级流量MR=MR1MR2=0.06691 0.021

5、1 = 0.088kg. s高压级吸气状态点 3 焓值28冷凝器热负荷QK二MR(1% - h5)= 0.088 (472.97 - 249.686) = 21.4kw低压级理论耗功率Ph1= MR1(h2- g) = 0.06691 (442.35 - 406.98) = 2.37KW高压级理论耗功率Ph2=MR2(h4- h3) = 0.088 (472.97-433.035) =3.52KW答：冷凝器热负荷QK=21.4kw；低压级理论耗功率Pth1=2.37KW高压级理论耗功率Rh2=3.52KW；理论制冷系数 苗=2.62.某一次节流中间完全冷却的氨两级压缩循环，所需制冷量为Q0=8

6、0kw。冷凝温度为 tk=40 C,中间冷却器中盘管的传热温差 t=5 C,蒸发温度为 t0= -40 C。试求：高、低压级压缩机气缸的容积比。解：h=1327.648KJ/Kg ; h1=1348.93KJ/Kg ; h2=1573.66 KJ/Kg ; h3=1374.3KJ/Kg;33h5=h6= 312.008KJ/Kg ; h7=h8=288.452 KJ/Kg ; V1=1.627M /Kg ; V3= 0.3446 M /Kg。低压级体积流量VR1= MR.存 V1= 0.07544 汇 1.627 = 0.1227m3/sIh3= h3MR1R1 M(h2-ha)R2= 403

7、.50.066910.066910.0211(442.35 -403.5) =433.035kJ., kg理论制冷系数；th152.37 3.52= 2.6吸气温度ti =30C;中间温度tj=0.4tk0.6t03一5C低压级制冷剂循环量MR1= Q。二80-0.07544kg sLgP75tk=+40C4-tj=-5 C.2d6t0=-40C38010双级制冷循环 LgP-h高压级流量MR2h:】h1573.66 -288.452A.1374.3-312.0080.07544 = 0.09127kg sRh1 Rh229高压级体积流量VR2二MR2V3=0.09127 0.3446 = 0

8、.03145m3. s高、低压级气缸容积比=VR2= 0.03145=0.256VR10.1227答：所需高、低压级气缸容积比为=0.2563.下图所示为氨双级制冷循环LgP h 图，蒸发器制冷量Q0=250KW。已知参数如下:30hi=1422.86KJ/Kg; h2=1584.0 KJ/Kg;h3=1461.7KJ/Kg; h4=1625.0 KJ/Kg; h5=h6= 366.07KJ/Kg ;-33-33h7=h8=233.19 KJ/Kg ; v1=960.87 X 10 M /Kg ; V3= 288.88 X 10 M /Kg。试求： (1)低压级压缩机流量MRQ( Kg/S)及

9、低压级压缩机头际吸气量Vsd( M /s );(2)咼压级压缩机流量MRg( Kg/S)及咼压(4)中间冷却器的桶径 Dn(M)(设桶中允许流速(5)中冷器过冷盘管热负荷Qg(kw)3 = 0.5M/S );VSG=MR.Gxv3=0.2589x288.88x 10 =0.0748m3/s冷凝器热负荷QK= MR.G血 -h5)= 0.2589 (1625 - 366.07) = 325.94KW中冷器过冷盘管热负荷Qs.c =MR.D汉(h5 h?) =0.210 x(366.07 233.19) = 27.9KW答：低压级流量MR.D=0.210 kg/s，及实际吸气量VSD= 0.201

10、9m3/s咼压级流量MR.G=0.2589 kg/s，及实际吸气量VSG=0.0748mTs冷凝器热负荷QK-325.94KW，及中间冷却器的桶径Dn二0.436m中冷器过冷盘管热负荷Qs.c= 27.9KW解：低压级压缩机流量MRD=-250-=0.210kg/s0 -人1422.86 -233.19低压级压缩机实际吸气量LgP75tk=+35C=0C .6t0=-30 C38 1双级制冷循环 LgP-h 图高压级压缩机流量MR Gh2-h7h3- h5MR.D1584.0 -233.19-x0.21 = 0.2589kg s高压级压缩机实际吸气量4.0748= 0.436m二0.5中间冷却

11、器的桶径31(蒸发器部分)参考解答1.某纺织厂空调系统冷负荷Q0=580 kw，采用制冷剂 R22 卧式壳管式蒸发器， 以水为载冷剂，t0= 0 C,蒸发器进、出水温度分别为ts1=12 C 和 tsF 7 C,水流速 3 =1.5m/s，传热管为25X322.5 无缝钢管，已知管外制冷剂侧放热系数ao=135Ow/ (m2.k)。试求：蒸发器的水循环量和传热面积。(计算时导热热阻取 ZR=0.6 x 10(m2.k) / w)解：按水温 tf=10C；查水的密度/ = 1000kg m3；比热Cpf=4.193kJ (kg.k)；运动粘度f=1.306 10m2.s；导热系数入f=0.574

12、w/ (m k);普朗特准数Ppf=9.52管内水流量V =、fCpf(tw1一tw2)水侧放热系数传热系数580 103=1034m2604.9 9.28答：计算所需水的流量V =27.665 10；m3. s=99.6mh；蒸发面积Aof103.4m22.有一氟利昂卧式壳管式干式蒸发器，外表面积 Aof=34.4m2,传热系数 k。=488.5w/ ( m2.C),5801000 4.193 5=27.665 10 m sReV1.5 20 1021.306 10-6= 2.297 104104属紊流n=0.02计睹Pf3巾。23需(2297 104)089.520二 4000.7 w (

13、m2k)、R丄二01251“亦而2).6汩1350 宀604加(m2k)对数平均温差.-：tmts1 _ ts2ts1 - SLnts212-779.28C,12- 0 Ln7 -0蒸发器出水温度tt22.铠-t) =10-0.615 (10-5) =6.9 C计算所需面积AofCtm33空调冷冻水流量 v = 0.0042m3/s，回水温度 t2=10C，制冷剂 R22 的蒸发温度 t=5C。冷冻水 密度、比热分别取 p =103kg/m3、Cp=4.19 kJ/ (kg. C)。试求：(1)冷冻水出口温度 t 仁(2)蒸发器制冷量-488.5 34.4VCp.P =1 _ e.0042x：

14、4190103= 615蒸发器制冷量Q二匚V.CP(t2-tj = 0.0042 1034.19 (10 - 6.9) = 54.6kwQo。解：蒸发器的效率系数34I蒸发器的传热系数 k0 = ko：tm100% =6.548k0100% = 75.6%k。=tm8.656答:蒸发器的传热系数降低为原 k；=75.6%k04.内外壁面温差为t=25 C 的一根制冷吸气管道， 管径机 59 X 4.5 ,钢管的导热系数 入1= 52.3 W/ ( M.C)；包以聚苯乙烯管壳保温材料，厚度 S =50mm 其导热系数 入2= 0.0314 W/ ( M.C)； 上面再包以油毡隔气，油毡厚度 S

15、=1mm 导热系数 入3= 0.814 W/ (M.C)；试求：50m 长管道的冷损耗 Q (W解：求吸气管道的传热系数ddwddddKw= LnLnLn 2 入1dn2 入2dw2 入3d。-0.4928w (m2k)校核：对数平均温差t? 1Ln10-6.9=32C,10 -5Ln蒸发器制冷量Q0K。代f ：tm=488.5 34.4 3.2 = 53.8kw答：蒸发器出水温度ti=6.9 C；蒸发器制冷量Qo=54.6kw3 有一将 tsi= 15 C 的水冷却至 ts2=9 C 的蒸发器, 发温度降为 3C,否则蒸发器的出水温度就不能保持 试求： 蒸发器的传热系数降低了多少百分比(蒸发

16、温度为9 C,%)?to=5 C。长期使用后需要将蒸解：按蒸发器前后面积不变，根据热平衡原理ko：tmAof-kotmAof初期对数平均温差utm=ts1_ ts2ts1 -t015-9Ln159 -5=6.548C长期使用后需对数平均温差为mts1 -ts2_15-9si -015 3Ln-Ln ts1 t-8.656E3 Ln空2 52.3150Ln迪2 0.03141590.2612 0.814Ln261广2593550m 长管道的冷损耗Q=kw. n.D丄.t=0.4928X n X0.261X50X25=505.1w答：50m 长管道的冷损耗 Q0=505.1w365.有一盐水冷却器

17、在盐水入口温度ti= -6 C,盐水出口温度 t2= -10 C,制冷剂蒸发温度一3t0= -15 C 下工作。当盐水流量V = 5 L/S、盐水密度 P = 1180 Kg/m、盐水比热 G= 3.18 KJ/(Kg.C),传热系数 K =465.2 W/ (M. C)时，试求：(1)所需的制冷量 Q0(kw)(2)对数平均温差tm(C)(3)传热面积 F(M)解：所需的制冷量 Q= V. p .CP(t1- t2) = 5 X 10-3X 3.18 X 1.18X 103X (-6+10) =75.05 KW对数平均温差.吐二一也6 106.805 C.h -1。|-6+15t2-t0-1

18、015传热面积A二仝750523.71m2K.At465.2X0 =6.805答：所需的制冷量 Q0=75.05 KW ;对数平均温差4-6.805 C;传热面积23.71m2(冷凝器部分)练习题参考解答1 有一台制冷装置，压缩机制冷量为 Q0=19.5kw，所需轴功率 Pe=7kw，机械效率为 nm=0.85, 进入冷凝器的冷却水温度为ts1=22 C,冷却水流量为 V=60 L / min ,试求：冷凝器冷却水出口温度ts2C。37解：按进水温度 t22C；查水密度-998.23kg m3；比热Cpf= 4.183kJ.(kg.k)；冷凝负荷 Qk =Q0Pe m=19.5 7 0.85=

19、25.45kwts2 _ts1cfp?.v_ 224.183 一 998.23 一 60 （60 一 103） 一28.1C答：冷却水出口温度ts2=28.1C2.某冷凝器冷凝面积为Aof=50m2，传热管外表面积与内表面积之比为1.2 ： 1，制冷剂侧放热系数 00=2100 w / ( m2.k),水侧放热系数 on=3490w / ( m2.k)，传热管为壁厚 S =2mm 的无缝 钢管，导热系数 =46.5 w / (m.k)。由于长期使用，管内形成水垢 Sw=0.5 mm ,水垢导热系数入w=1.45w/ (m.k),管外形成油膜 Sy=0.05 mm，油的导热系数入y=0.14 w

20、/ ( m.k),当传热温差为 t=3 C 时，冷凝器的放热量将减少多少？解：(1)无污垢时传热系数25.4538爲=匸二二竺-:n： o349046.52100= K0Aof：t=1157.2 50 3 =173.58kw匸亠二工丄 n扎w几 扎y 0” 10.5 10* 0.0020.05 10=()1.234901.4546.50.14Qk2二心细=t = 612 503 =91.8kw；Q二Qk1-Qk2=173.58 -91.8 = 81.78kw答：传热量将减少Qk=81.78kw3.一台氨用壳管式冷凝器，冷却管为32 X 3.0 无缝钢管。已知氨侧放热系数为a0=9300w/2

21、2(m .k),水侧放热系数为 an=6978w / (m .k)，钢管的热导率为 兀=58.2w / (m.k)，如果不考虑油膜及污垢系数，试计算该冷凝器的传热系数；如果仅考虑水侧污垢热阻，其值为ri= 4.65 X10” (m2.k) / w，重新计算冷凝器的传热系数，并对两种计算结果进行分析比较。(2)有污垢时传热系数dm32 0.003 3212+x+=164.9w/(m k)2658.2 29 9300答：传热系数降为原二咗2100% =164.9100% = 3.85%= 1157.2w (m2k)Qk1(2)有污垢时传热系数佥宀612.0w (m2k)解:(1)无污垢时传热系数k

22、o1-J ndn dm_323 10 321_6978 2658.2 299300二4287w (m2k)1.d0bko2=( rih-：ndn1_339ko142874.某冷冻装置中，冷凝器的冷却水量为 V=80L/ min，进口水温为ts1= 32C，出口水温为ts2=36 C,冷凝温度为 tk= 40 C,传热系数为 K0=698w/ ( m2.k),装置产冷量为 Q=25.6kw , 试求：压缩机的指示功率和冷凝器的传热面积。解：按水温 tf=35C；查密度J = 994.06kg m3；比热Cpf= 4.178kJ (kg.k)；冷凝负荷Qk=CpfQV(ts2 ts1)=4.178 994.06 (36-32) 800 (60 10)=33.2kw40压缩机的指示功率P二Qk_ Q0二33.2 - 25.6二7.63kw答：压缩机的指示功率R =7.63kw；所需面积 代f= 10.99m25.有一卧式壳管式氨冷凝器，传热面积Aof=114m2，传热系数k0=930w/m2. C,冷却水量 v =0.0236m3/s，若取水的比热 Cp=4.19 kj/kg. C，密度 p =103kg/m3，进水温度 ts1= 30C，当设计 要求冷凝温度不宜超过 tk= 38 C 时，试求：(1)冷凝器