工程热力学课后作业答案(第十一章)第五版 .

11-1空气压缩致冷装置致冷系数为2.5，致冷量为84600kJ/h ，压缩机吸入空气的压力为0.1MPa ，温度为-10℃，空气进入膨胀机的温度为20℃，试求：压缩机出口压力；致冷剂的质量流量；压缩机的功率；循环的净功率。

解：压缩机出口压力

1)12(1/)1(-=

-k k p p ε 故：))1/(()11(12-+=k k p p ε＝0.325 MPa 2

134p p p p = T3=20+273=293K k k p p T T /)1()3

4(34-=＝209K 致冷量：)41(2T T c q p -=＝1.01×（263-209）＝54.5kJ/kg 致冷剂的质量流量==2q Q m 0.43kg/s k k p p T T /)1()1

2(12-=＝368K 压缩功：w1=c p (T2-T1)=106 kJ/kg

压缩功率：P1=mw1=45.6kW

膨胀功：w2= c p (T3-T4)=84.8 kJ/kg

膨胀功率:P2=mw2=36.5kW

循环的净功率:P=P1-P2=9.1 KW

11-2空气压缩致冷装置，吸入的空气p1=0.1MPa ，t1=27℃，绝热压缩到p2=0.4MPa ，经冷却后温度降为32℃，试计算：每千克空气的致冷量；致冷机消耗的净功；致冷系数。 解：已知T3=32+273=305K

k k p p T T /)1()1

2(12-=＝446K k k p p T T /)1()34(

34-=＝205K 致冷量：)41(2T T c q p -=＝1.01×（300-205）＝96kJ/kg

致冷机消耗的净功: W=c p (T2-T1)－c p (T3-T4)=46.5kJ/kg 致冷系数：==w

q 2ε 2.06 11－3蒸气压缩致冷循环，采用氟利昂R134a 作为工质，压缩机进口状态为干饱和蒸气，蒸发温度为-20℃，冷凝器出口为饱和液体，冷凝温度为40℃，致冷工质定熵压缩终了时焓值为430kJ/kg ，致冷剂质量流量为100kg/h 。求：致冷系数；每小时的制冷量；所需的理论功率。

解：在lgp-h 图上查各状态点参数。

,p1=0.133MPa h1=386kJ/kg s1=1.739 kJ/(kg •K)

,p2=1.016 MPa h2=430 kJ/kg

,h3=419 kJ/kg

h5=h4=256 kJ/kg

致冷量：q2=h1-h5=386-256=130 kJ/kg

每小时的制冷量:Q2=m ×q2=12900kJ/h

压缩功：w=h2-h1=430-386=44 kJ/kg

致冷系数:==w

q 2ε 2.95 理论功率P=mw=100×44/3600=1.22kW

11-4用一台氨蒸气压缩致冷机制冰，氨的蒸发温度为-5℃，冷凝温度为30℃，冷凝器中冷却水的进口温度为12℃，出口水温为20℃，欲在每小时内将1000kg0℃的水制成冰，已知冰的融解热为340kJ/kg ，试求：该致冷机每小时的制冷量；氨每小时的流量；致冷机的功率；冷却水每小时的消耗量。

解：致冷机每小时的制冷量：

Q=1000×340=340000 kJ

在lgp-h 图上查各状态点参数。

p1=335.7kPa h1=1452kJ/kg s1=5.6856 kJ/(kg •K)

p2=1.1686 MPa h2=1620 kJ/kg

h5=h4=343 kJ/kg

致冷量：q2=h1-h5=1114 kJ/kg 氨每小时的流量；2

q Q m =＝305.2kg 致冷机的功率：P=mw=m(h2-h1)=14kW

冷凝器热负荷：Q1=m(h2-h4)=390000 kJ/h 冷却水每小时的消耗量：)

1220(12-=pw c Q m =1.16×104kg/h 11-5一台氨致冷装置，其致冷量50104⨯=Q kJ/h ，蒸发温度－15℃，冷凝温度30℃，过冷

温度25℃，从蒸发器出口的蒸气为干饱和状态。求（1）理论循环的致冷系数；（2）致冷剂的质量流量；（3）消耗的功率。

解：查表得压力和焓分别为：h1=1400 kJ/kg, p1=0.35MPa,

s1=5.75 kJ/(kg •K) h2=1650 kJ/kg, p2=1.2MPa, s2=5.75 kJ/(kg •K), h3=320 kJ/kg 制冷量：q2=h1-h3=1080 kJ/kg

压缩功：w=h2-h1=250 kJ/kg

（1）致冷系数:==w

q 2ε 4.32 （2）致冷剂的质量流量：2q Q m =

＝370kg/h （3）消耗的功率==mw P 25.7kW

11-6

11-7一台用氟利昂R134a 为致冷剂的蒸汽压缩致冷装置，被用作室内供热，它要求的最大加热量是将标准状况下30m 3/min 的空气从5℃加热到30℃，冷凝器的最低温度必须较空气的最高温度高20℃，蒸发温度为-4℃。求：热泵的供热负荷；致冷剂流量；所需功率。 解：（1）热泵的供热负荷：

标准状况下30m 3/min 的空气的质量为：

3029.1⨯==V m ρ=38.7kg/min=0.645kg/s

=⨯⨯=∆=2501.1645.0t mc Q p 16.3kJ/s

冷凝器温度为30+20＝50℃，蒸发温度为-4℃

查表得压力和焓分别为：h1=395 kJ/kg, s1=1.725 kJ/(kg •K)

h2=430 kJ/kg, h3=272 kJ/kg

制热量：q1=h1-h3+h2-h1=158 kJ/kg

压缩功：w=h2-h1=35 kJ/kg

（2）致冷剂的质量流量：1

q Q m =＝0.103kg/s （3）消耗的功率==mw P 3.6kW

11-8热泵利用井水作为热源，将20℃的空气8×104m 3/h 加热到30℃，使用氟利昂R134a 为致冷剂，已知蒸发温度为5℃，冷凝温度为35℃，空气的定压容积比热为)/(256.13K m kJ c p ∙=，井水的温度降低7℃，试求理论上必需的井水量、压缩机功率和压缩机的压气量（m 3/h ）。

解：查表得压力和焓分别为：h1=400 kJ/kg,

h2=420 kJ/kg, h3=250 kJ/kg

制热量：q1=h2-h3 =170 kJ/kg

吸热量：q2=h1-h3＝150 kJ/kg

压缩功：w=h2-h1=20 kJ/kg 加热空气额热量：=∆=t c m Q p a 80000×1.256×10=1×106kJ/h 致冷剂流量：1

q Q m =＝5.88×103kg/h 必需的井水量：m w =mq 2/(4.18*7)=30143 kg/h

压缩机功率: ==mw P 32.6kW

氟利昂R134a 在35℃时比容为0.018 m 3/kg

压缩机的压气量: 5.88×103/0.018=3.27×105 m 3/h

11-9

解：制冷量：Q ＝m 2×c p ×(t2-t1)=1000×4.18×8=3.344×104kJ/min

蒸发器内压力： 1.001(7℃)

冷凝器内压力：4.2 kPa

补充水量：Q/r=3.344×104/2484/0.98=13.7 kg/min