工程热力学第十一章制冷循环作业

第11 致冷循环

例1压缩空气制冷循环运行温度

，

，如果循环

增压分别为 3 和 6 ，分别计算它们的循环性能系数和每 kg 工质的制冷量。假定空气为理想气体，此热容取定值

解：由

T

。

εa =

π1

εb =

π2

T 4. a

1

k -1k

=-1=

13

1.4-11.4

2

2T 03

T c

=2.712-1=1.496-1

1

1

k -1k

16

1.4-11.4

-1

S

-1-1-1

p 4k k 1k k 11.4

1.4

=T 3() =T 0() =300⨯() =219.18K

p 3πa 3

T 4. b =T 0(

1

πb

)

k -1

k

-111.4

=300⨯() 1.4=179.81K

6

T 2. a

-1k -11.4-1

p 2k k

=T 1() =T 1πa k =290⨯31.4=396.93K

p 1

T 2. b =T 1πb

k -1k

=290⨯6

1.4-11.4

=483.86K

q c . a =c p (T 1-T 41a ) =1.005⨯(290-219.18) =71.2kJ /kg

例2 一理想蒸汽压缩制冷系统，制冷量为20冷吨，以氟利昂22为制冷剂，冷凝温度为30℃，蒸发温度为-30℃。求：（1）1公斤工质的制冷量q 0;(2)循环制冷量；（3）消耗的功率；（4）循环制冷系数；（5）冷凝器的热负荷。

解 参考图10.2示： （1）1公斤工质的制冷量q 0

q c . b =c p (T 1-T 41b ) =1.005⨯(290-179.81) =110.7kJ /kg

38

(3)压缩机所消耗的功及功率

w =h 2-h 1=158. 5-147=11. 5kcal/kg

W =mw =1736. 8⨯11. 5=19973. 2kcal/h

19973. 2N th ==23. 22 kW

860

(4)循环制冷系数

εσ=

Q 0q 038===3. 3 W w 11. 5

（5）冷凝器热负荷Q K

因h 4=hs ,Q k =mqk =m(h2-h 4)=1736.8×(158.5-109)=85971.6 kcal/h

8．某空气致冷装置。冷藏室的温度保持-8℃，大气环境温度为25℃。已知致冷量Q 0=100000kJ/h。求：（1）该致冷装置循环致冷系数可能达到的最大值；（2）该装置必须消耗的最小功率；（3）每小时传给大气环境的热量。（（1）ε

max

=εc =8.030; (2)Nmin =3.46kW； （3）Q 1=112456 kJ/h）

9．某空气致冷装置。空气进入膨胀机的温度t 3=20℃、压力p 3=6bar绝热膨胀到p t =1bar，经由冷藏室吸热后，温度t 1=-10℃。试求：（1）膨胀机出口温度；（2）压缩机出口温度；（3）1kg 空气的吸热量；（4）1kg 空气传给大气环境的热量；（5）循环消耗净功量；（6）循环致冷系数；（7）同温度范围内逆向卡诺循环的致冷系数。（（1）t 4=-97.4℃；（2）t 2=165.8℃；(3)q2=87.7kJ/kg；(7)εc =8.767）。

10．某空气致冷装置。空气进入压缩机的压力p 1=1bar，绝热压缩到p 2=5bar,经由冷却器放热后，温度t 3=30℃。已知冷藏室的温度为-5℃，求：（1）膨胀机出口温度；（2）1kg 空气的吸热量；（3）1kg 空气的放热量；（4）循环净耗功量；（5）循环致冷系数；（6）同温度范围内逆向卡诺循环的致冷系数；（7）若冷藏室温度为0℃时，循环净耗功量。（（1）t 3=-81.7℃；(2)q2=77.0kJ/kg；(3)q1=122.0kJ/kg；（4）ω=45.0kJ/kg；（5）ε=1.711；（6）εc =7.657；（7）W=48.0kJ/kg）。

11．一空气制冷装置的制冷量Q 0=836400kJ/h。空气压缩机吸入空气的压力p 1=0.981bar，温度t 1=-10℃，经压缩后空气的压力p 2=0.981bar，温度t 1=-10℃, 经压缩后空气的压力p 2=3.924bar，空气进入膨胀机的温度为20℃。求：（1）电动机、压气机、膨胀机的功率；（2）装置的制冷系数；（3）空气的质量流量；（4）传给冷却水的热量。

12．空气制冷装置的制冷量Q 0=83736kJ/h，已知制冷装置中空气的最高压力p 2=4.905bar，最低压力p 1=1.076bar。开始压缩时空气温度t 1=0℃, 由冷却器出来时的温度t 3=20℃。如空气被压缩和膨胀时的多变指数n=1.28，求：（1）装置的制冷系数；（2）原动机的理论功率。

13．一空气制冷系统产生10冷吨的冷量，它由离心式压缩机、冷却器和空气涡轮机所组成，此涡轮与压缩机直接连接，其压缩和膨胀过程都遵循不可逆的绝热过程pv n =C，压缩过程n=1.6，膨胀时n=1.3，压缩机进口压力p 1=0.8276bar，温度t 1=21℃, 涡轮进口压力p 3=1.45bar、温度t 3=38℃，为一稳定流动过程，忽略动能的变化。试画出流体流动的过程图和T-S 图，并求：（1）压缩终了的温度t 2；（2）膨胀终了的温度t 4；（3）空气的流量；（4）净功率；（5）制冷系数。