制冷原理与装置作业-答案

第1,2章习题之迟辟智美创作1.pa，温度为90℃，试确定该制冷剂此时的比体积，比焓，比熵和过热度.答：通过查R22的lgp-h图可以得出：v＝3/kg，，，t s℃, △t=℃.2. 在lgp-h图上标出制冷剂R134a在压力为0.15MPa比焓为500kJ/kg的点，并说明其处于什么状态？(画简图标出）.答：如图所示，该点处于过热状态.4. 已知R134a 的标准(正常)气化潜热R ｂ=214.86kJ/kg,试对例２-１的第(5)步重新计算气化热r,饱和液体的比焓h s l 和饱和液体的比熵S s l .答：（1）根据饱和蒸气压公式（2-2）:计算在一个标准年夜气压力(p b =×105 pa)下的饱和温度，得t b =℃.根据气化热公式（2-3）:可以计算出-20℃下的气化热为：=⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯=38.01.37486.24611.374253186.214r kJ/kg已经该温度下的饱和蒸气比焓和比熵分别为：7.384=v s h kJ/kg ，7347.1=vs s kJ/kg.K.由于饱和液体的比焓即是饱和蒸气的比焓减去气化热，饱和液体的比熵即是饱和蒸气的比熵减去气化热与绝对温度的商，所以： 饱和液体的焓为：8.2107.384-=l s h ＝kJ/kg;饱和液体的熵为：2538.2107347.1-=-=T r s s v s ls ＝kJ/kg.K 5. 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：矿物润滑油用于R11、R12、R600a 、R22等极性较弱或非极性制冷剂中，聚酯类润滑油用于R134a 、R407C 等极性较强的制冷剂中.6. 请说明ODP 的含义, 请说明GWP, HGWP, TEWI 的含义及相互关系答：ODP是Ozone Depletion PotentialGWP是Global Warming Potential的缩写，暗示对温室气体排放入年夜气后所直接造成的全球变暖效应，以CO2为基准，规定其值为1.0.HGWP也是暗示温室气体排入年夜气后所直接造成的全球变暖效应，以R11为基准，规定其值为1.0，HGWP值是GWP 值的3500倍.TEWI是Total Equivalent Warming Impact的缩写，暗示温室气体的总等效温室效应，包括两部份：第一部份是直接温室效应（Direct Warming Impact），它是指温室气体的排放、泄漏以及系统维修或报废时进入年夜气后对温室效应的影响，可以暗示为温室气体的GWP值与排放总和的乘积；第二部份是间接温室效应（Indirect Warming Impact），使用这些温室气体的装置因耗能引起的二氧化碳排放所带来的温室效应.第3章习题1.蒸气压缩式制冷系统中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：通过压缩使制冷剂由高温高压的蒸汽酿成高温高压气体，完成压缩过程.(2) 冷凝器：高温高压过热制冷剂气体在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体，完成冷却过程.(3) 节流元件：压力、温度降低，节流前后焓值不变，完成降温过程.(4) 蒸发器：高温高压两相制冷剂吸热蒸发，酿成高温高压制冷剂气体，完成制冷过程.辅助设备：(1) 干燥过滤器：去除制冷系统中的微量水分和杂质，一般装置在节流元件之前.(2) 油分离器：一般装置在压缩机排气口，分离制冷剂和润滑油，使年夜部份润滑油会到压缩机，在螺杆压缩机制冷系统中经常使用，在多级得高温制冷系统中为了防止高温下润滑油解冻的危害也常装置油分离器.在家用空调和冰箱中一般不使用.(3) 储液器：在中年夜型制冷系统中使用，一般装置在冷凝器之后，节流元件之前，可调节制冷系统的制冷剂循环量，装置储液器的制冷系统对制冷剂的充注量相对不敏感.(4) 气液分离器：一般装置在压缩机的吸气口与蒸发器的出口之间，防止压缩机液击.(5) 回热器：在有回热的制冷系统中使用，使冷凝器出口的高压常温制冷剂液体与蒸发器出口的高压高温制冷剂蒸气进行热交换，使得进入节流元件的制冷剂液体过冷，进入压缩机吸气口得制冷剂蒸气过热，防止压缩机吸入制冷剂液体. (6) 高高压呵护器：高压呵护器装置在压缩机排气口，以毛细管引入排气压力进入高压呵护器，当排气压力过高时，使压缩机停机以压缩机；高压呵护器装置在压缩机吸气口，以毛细管引入吸气压力进入高压呵护器，当吸气压力过低时，使压缩机停机以压缩机.(7) 过冷器：装置于冷凝器之后，节流元件之间，对冷凝器出口的制冷剂进行进一步的冷却，以保证节流前的制冷剂过冷，可提高制冷系统的制冷量，并防止两相高压制冷剂进入节流元件，一般小型制冷系统不使用，回热器具有过冷器得功能.2.何谓制冷系数？何谓热泵制热系数？制冷系数与热泵制热系数的值范围如何？(1)制冷系数：e(COP, CoefficientOfPerformance),是指单元功耗所能获得的冷量.也称制冷性能系数，是制冷系统（制冷机）的一项重要技术经济指标.制冷性能系数年夜，暗示制冷系统（制冷机）能源利用效率高.这是与制冷剂种类及运行工作条件有关的一个系数，为一无量纲数.一般蒸气压缩制冷空调系统的COP值为2.6-3.8左右（国内），国外最高可达6左右（日本）.家用冰箱的COP一般为1.5－2.5左右.(2)热泵制热系数：称为热泵系数，φ或者e h暗示，单元制热量与单元功耗之比.在同一套热泵系统中，同一温区时有：φ＝1＋e，对蒸气压缩系统，其热泵系数年夜于1.3.在什么情况下把压缩机吸气口处的制冷剂蒸气过热称为“有害过热”？制冷剂蒸气在被冷却空间以外吸取环境空气的热量而过热，这种过热称为“有害过热”或者“无效过热”.4.将教材图3-13的实际循环暗示在T－S图上.5-6 是由于蒸发器内有阻力损失，所以是向右下方倾斜.6-1s ：可看作是先等压过热到a，再由a等焓节流到1s.1s-2s：压缩过程，实际其实不是绝热等熵压缩.2s-b：排气过程的冷却情况b-c：排气管中的压降c-3-4：冷凝冷却过程，有流动阻力损失.所以向左下倾斜.4-5：实际节流同环境有热交换，所以熵增加.5.一蒸汽压缩制冷理论循环，用R22作制冷剂，蒸发温度-5℃，冷凝温度30℃，在压-焓图上画出该循环，并计算：（1）单元压缩功；（2）单元制冷量；（3）单元冷凝负荷；（4）制冷系数.查R22的饱和状态表和lgp-h图的以下参数：h1kg, h3 =h4kg, h2kg.（1）单元制冷量 q0=h1-h3=h1-h4（2）单元理论功 w0=h2-h1（3）单元冷凝负荷 q k=h2-h3（4）制冷系数ε=q0/w06.某制冷系统的制冷剂为R22，产冷量为80kW.采纳蒸汽压缩的回热理论循环.蒸发温度为-10℃，吸气过热度Δt R=10℃，冷凝温度为42℃.计算：（1）制冷压缩机进口处的制冷剂体积流量；（2）回热器的负荷；（3）压缩机的功率；（4）蒸发器入口处混合物中蒸汽分数，分别以质量分数和体积分数暗示.查R22的饱和状态表、过热蒸汽表和lg-h图的以下参数：h1=410kJ/kg, h2= 450 kJ/kg, h3=252kJ/kg. h0=401kJ/kg ，h 4'=188.4 kJ/kg07587 m 335m 3/kg , v 1=0.07 m 3/kg由回热器的热平衡关系 h 1-h 0=h 3-h 3'即 410-401=252-h 3' 得 h 3'=243kJ/kg=h 4所以，回热器的单元负荷为 h 1-h 0=9 kJ/kg(1) 单元质量制冷量 q 0=h 0-h 4=401-243=158kJ/kg质量流量 q m =Q 0/q 0=80/158=/s压缩机进口体积流量 q v =q m ×v 1×0.070=3/s (2) 回热器的负荷为 Q'=q m W(3) 单元理论功 w 0=h 2-h 1=450-410=40kJ/kg 压缩机功率 w=w 0×q m W(4) 质量分数x 为：所以其蒸气与液体的体积比 ：'''0.260.2665.3530.30.740.740.7587v v ⨯=⨯=⨯所以蒸汽的体积分数y 为： 30.30.96830.31=+7.欲以一台106F （6FS10）型压缩机配给一座小型冷藏库，库温要求t c =-10℃.水冷冷凝器的冷却水平均温度t w =30℃，试作运行工况下制冷机系统的热力计算.已知压缩机参数：缸径D=100mm ，行程s=70mm ，气缸数Z=6，转数n=1440r/min ，蒸发器传热温差取△t 0=10℃，且出口处有５℃过热度，吸气管路过热也为５℃，冷凝器的传热温差取△t k =５℃，出口液体过冷温度为32℃，压缩机的机械效率ηm=0.9，指示效率ηi=0.65，输气系数λ=0.6，制冷剂选用R22，求q0,q v,w0,w i,ε0,ε,q vh,q vs,q m,Q0,P0,P i,P e,Q k .i解：根据已知条件，制冷机在以下工况运行(如上图所示).t k=t w+△t k=30+5=35℃t0=t c-△t0=-10-10=-20℃t1’=t0+5+5=-20+5+5=-10℃t3=32℃查R22热力性质图表可得：q0,q v,w0,w i,ε0,εi,q vh,q vs,q m,Q0,P0,P i,P e,Q k循环计算如下：（1）单元质量制冷量q0=h1-h4=400.75-239.23=161.52 kJ/kg（2）单元容积制冷量q v=q0/υ′3（3）理论比功w 0= h2-h1′=448-404.02=43.98 kJ/kg（4）指示比功 w i =w 0/ηi (5) 制冷系数ε0=q 0/w 0 εi = q 0/w i (6) 理论输气量q vh =SnZ D 24π=60/6144007.001.042⨯⨯⨯⨯π=0.079 m 3/s(7) 实际输气量q vs =λvh q =s m /0474.06.0079.03=⨯ (8) 制冷机的工质流量 q m =1'υs qv =s kg /5.00952.00474.0=(9) 制冷机的总制冷量 Q 0=kW q q m 76.8052.1615.00=⨯= (10) 压缩机的功率消耗 理论功率：P 0=q m w 0 指示功率：P i = q m w i 轴功率：P e =kW P mi59.379.083.33==η(11) 冷凝器的热负荷h 2s =h 1′+ih h η12'-=65.002.40444802.404-+Q k =kW h h q s m 23.116)2.23968.471(5.0)(32=-=-第四章习题谜底1.描述两级压缩制冷循环和复叠压缩制冷循环.答：①两级压缩制冷循环：是制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分两个阶段（先经高压级压缩到中间压力，中间压力下的气体经过中间冷却后再到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分歧，两级压缩制冷循环主要分为：一级节流中间完全冷却循环，一级节流中间不完全冷却循环；两级节流中间完全冷却循环，两级节流中间不完全冷却循环.以解决较年夜压比时,压缩机输气系数或效率太低和排气温渡过高问题.②复叠压缩制冷循环：使用两种或两种以上的制冷剂，由两个或两个以上的单级或双级压缩制冷循环组成.高温级使用中温制冷剂，承当高温段的制冷，高温级使用高温制冷剂，承当高温段的制冷，系统之间采纳冷凝蒸发器衔接起来，高温级的中温制冷剂在冷凝蒸发器内蒸发制冷，使高温级的高温制冷剂在冷凝蒸发器内被冷凝成液体，确保高温工质获得冷凝，以获得较低的制冷温度.2.说明采纳两级压缩循环与复叠压缩循环的原因.答：为获得高温而采纳两级压缩或复叠压缩制冷循环，主要有两方面原因：（1）单级压缩蒸气制冷循环压比的限制；(2)制冷剂热物理特性的限制.所以，为了获得比力低的温度（－40～－60℃），同时又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围内，就要采纳两级压缩循环.为了获得更低的温度（－60～－120℃），同时又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围内，就要采纳复叠循环.一般，两个单级压缩制冷循环复叠用于获取－60～－80℃高温；三个单级压缩制冷循环复叠用于获取－80～－120℃高温.3.根据节流级数和中间冷却方式分歧，两级压缩制冷循环分哪些基本形式？并分别在㏒P-h图上暗示出一级节流的二种中间冷却循环.答：根据中间冷却过程和节流次数分歧，两级压缩制冷循环主要分为：一级节流中间完全冷却循环，一级节流中间不完全冷却循环；两级节流中间完全冷却循环，两级节流中间不完全冷却循环.一级节流中间不完全冷却循环：一级节流中间完全冷却循环：4.两级压缩制冷机与复叠式制冷机的起动特性有何异同？为什么？答：两级压缩制冷机的起动，应先起动高压级压缩机，比及满足高压级压缩机的电念头配用功率后，再起动高压级压缩机.以保证高高压级压缩机电念头的功率配备获得合理的利用.复叠式制冷机起动时，应先起动高温级，使高温级制冷剂在冷凝蒸发器内得以冷凝，当冷凝压力不超越1600kPa 时，可起动高温级，保证系统平安投入运行.在高温级系统设置了膨胀容器的情况下，高温级和高温级可以同时起动.5.一套中间完全冷却、一级节流两级压缩制冷循环系统，选用氨作为制冷剂，其工作条件：制冷量Q O=150KW;冷凝温度T K=40℃,中间冷却器中过冷盘管的冷端温差为5℃;蒸发温度T0= - 40℃;管路有害过热△T=5℃;中间温度取T M= -5℃.设高、高压级压缩机的绝热效率和指示效率分别为ηg=0.7、ηig=0.85 、ηd=0.67 、ηid=0.83,高、高压级压缩机的输气系数分别为λg=0.73、λd=0.65,试对该系统进行热力计算.答：本题目p-h图如图所示.循环各状态点热力参数见下表：(1) 单元质量制冷量0091405.26198.251207.01/q h h kJ kg =-=-=所以高压级压缩机的制冷剂流量01500.124/ 1207.01md Qq kg sq===根据中间冷却器的热平衡关系2'5853()()md md mg md mg q h q h h q q h q h +-+-=得（2） 高压级压缩机的理论输气量 高压级压缩机的理论输气量 （3） 高压级压缩机的实际功率 高压级压缩机的实际功率所以，理论制冷系数 001502.3526.9736.81md d mg g Q q w q w ε===++实际制冷系数 01501.6240.2552.59sr ed eg Q p p ε===++（4）冷凝器的理论热负荷6.某冷库需要建设一套两级压缩中间完全冷却的制冷循环，制冷剂为R717.其工作条件为：制冷量Q 0=100kw ，冷凝温度t k =40℃，蒸发温度t 0= -30℃，假设中间温度t m =0℃，压缩机吸气有害过热度Δt 1=5℃，冷凝器的过冷度Δt 2=5℃，高压液体在中间冷却器的进出口温差Δt 3=8℃.试计算：（1） 该制冷循环过程中高压级、高压级制冷剂的质量流量；（2） 该制冷压缩循环中高压级、高压级制冷剂的理论输气量（高压级输气系数取λg=0.73，高压级输气系数取λ）；（3） 该制冷系统的理论制冷系数； （4） 冷凝器的理论热负荷.答： 本题目p-h 图如图15240535k t t t =-∆=-=℃56365335827t t t t t t -=∆=-∆=-=℃循环各状态点热力参数见下表：图1 R717的lgp-h 图(1)单元质量制冷量所以高压级压缩机的制冷剂流量 001000.0912/1096.49md Q q kg s q ===根据中间冷却器的热平衡关系15652()()md md mg md mg q h q h h q q h q h +-+-=得（2） 高压级压缩机的理论输气量 高压级压缩机的理论输气量 （3） 高压级压缩机的理论功率 高压级压缩机的理论功率所以，理论制冷系数 001002.8315.6819.66d g Q p p ε===++（5） 冷凝器的理论热负荷 7.某实验冷库采纳R22两级压缩一级节流中间不完全冷却循环和R23单级压缩组成的复叠制冷循环，制冷系统的总制冷量Q 0=150kw ，高温部份的冷凝温度t kg =35℃，高温部份的蒸发温度t 0=-60℃，高温部份的冷凝温度t kd =-30℃，高温部份采纳回热循环（高温部份未回热），回热器中气体温升Δt 1=10℃，高温部份的高压液体在中间冷却器中的温降Δt 2=30℃，冷凝蒸发器的传热温差Δt 3 =5℃，高温级中间温度t m =-5℃.试作理论循环计算：（1） 高温级压缩机制冷剂的质量流量；（2） 高温级中高、高压级制冷剂的质量流量； （3） 高温级压缩机的理论功率；（4） 高温级中高、高压级压缩机的理论功率； （5） 该制冷循环的理论制冷系数.答：下图是复叠压缩制冷循环高温部份R22和高温部份R23的lgp-h 图由题意可知：101150t t t t -=∆∴=-℃ 9102105t t t t -=∆∴=℃03035kd g g t t t t -=∆∴=-℃循环各状态点热力参数见下表：(1)由回热器的热平衡关系103444'4146.33/h h h h h kJ kg h h -=-∴==所以,高温级压缩机单元制冷量高温级压缩机的制冷剂质量流量001500.799/187.67md d Q q kg s q === 冷凝蒸发器的负荷23()0.79(373154)173.01kd md Q q h h kw =-=⨯-=忽略冷凝蒸发器漏热量,则可得 '0173.01kd d Q Q kw == (2) 查复叠压缩高温部份R22的热力性质图表得以下参数 所以,高温级中高压级压缩机制冷剂流量 由中间冷却器的热平衡关系99107'('')'()('')mg md md mg md q q h q h h q q h -+-=-得 7'107'9403.05205.58''0.934 1.15/403.05242.79mg md h h q q kg s h h --==⨯=--所以,混合状态点7,由 767('')''mg md md mg q q h q h q h -+= 得查R22物性图得 h 8(3) 高温级压缩机的理论功率(4) 高温级中高压级压缩机的理论功率高温级中高压级压缩机的理论功率 (5) 该制冷循环的理论制冷系数第5章习题×10-3kgf/cm2,1mmHg=133.32Pa),溶液泵进口温度T2=42℃；发生器的压力为70mmHg,浓溶液出口温度为94℃.求：1.溶液泵进口处溶液浓度和焓值.2.发生器出口处溶液浓度和焓值、所发生的冷剂蒸汽的焓值h5′、h4′.答：（1）由于知道溶液泵进口处的压力和温度分别为7mmHg和42℃，所以可以从h-ξ图上查出溶液泵进口处的溶液浓度为58%，焓值为63kcal/kg.（2）由于知道发生器出口处的压力和温度分别为70mmHg 和94℃，所以可以从液相h-ξ图上查动身生器出口处的溶液浓度为%，焓值为83kcal/kg.查汽相h-ξ图可以得出冷剂蒸汽的焓值为h5′=738kcal/kg，h4′＝734kcal/kg.（3）由h-ξ图可查得：h1′=696kcal/kg，h3=80kcal/kg，所以单元制冷量为：q0=h1′-h3=696-80=616kcal/kg=.ξa=58%、ξr=62%,溶液热交换器中浓溶液的进、出口温度分别为94℃和60℃，稀溶液的进口温度42℃300Kg/h,求溶液热交换器热负荷.答：（1）由h-ξ图可查得：h4=77kcal/kg，h8=67kcal/kg，所以单元制冷循环量的溶液热交换器热负荷为：145)6777)(1586262())(1())(1(8484=---=---=--=h h h h a q ar r t ξξξKcal/kg（2）由h-ξ图可查得：h2=63kcal/kg ，对稀溶液侧有：)(27h h a q t -=，所以稀溶液的出口焓为：=+-⨯=+-⨯=+=63625862145227h q h a q h r a r t t ξξξ7Kcal/kg 由h-ξ图可查得：t7=67℃ （3）145300⨯=⨯=t tq D Q =43500 k kJ/s3.分别写出单效溴化锂吸收式制冷循环、两效溴化锂吸收式制冷循环、氨水吸收式制冷循环的热平衡关系式；写出对应的蒸汽压缩制冷循环能量平衡关系式；对四个关系式的意义于以说明、比较.答：各制冷循环的热平衡或能量平衡关系式如下：（1）单效溴化锂吸收式：k a g Q Q Q Q +=+0，即发生器和蒸发器吸收的热量即是吸收器和冷凝器放出的热量；（2）两效溴化锂吸收式：k a g Q Q Q Q +=+01，即高压发生器和蒸发器吸收的热量即是吸收器和冷凝器放出的热量；（3）氨水吸收式：R k a g Q Q Q Q Q ++=+0，即发生器和蒸发器吸收的热量即是吸收器、冷凝器和分凝器放出的热量；（4）蒸汽压缩式：k Q Q W =+0，即蒸发器吸收的热量加上压缩机输入的功即是冷凝器放出的热量.通过比力单效溴化锂和两效溴化锂制冷循环，可以发现：它们的热平衡关系式基秘闻同，双效循环中驱动高、高压发生器的热量均来自于高压发生器吸收的热量.通过比力单、两效溴化锂循环和氨吸收式循环，可以发现：它们的热平衡关系式左边部份基秘闻同，右边部份略有分歧，氨吸收循环多了分凝器放热量ＱR.通过比力吸收式循环和蒸气压缩式循环，可以发现：蒸气压缩式循环左边输入能量是由压缩机输入的机械能和蒸发器吸收的热量两部份组成，右边输出能量是由冷凝器放出的热量，比吸收式循环的关系式要简单.4.对有回热和无回热的压缩式气体制冷循环，如果工作的温度范围相同，单元制冷量相同，那么两者的理论制冷系数是否相同？实际制冷系数是否相同？为什么？答：根据公式推导，对有回热和无回热的压缩式气体制冷循环，如果工作的温度范围相同，单元制冷量相同，那么两者的理论制冷系数是相同的，可是实际制冷系数是不相同的，因为回热循环压力比小，以致压缩机和膨胀机单元功也小，其功率也小，因而年夜年夜减少了压缩过程、膨胀过程以及热交换过程的不成逆损失，所以回热循环的制冷系数比无回热循环的要年夜.5.简述气体涡流制冷、热电制冷的工作原理？答：气体涡流制冷的工作原理：经过压缩并冷却到室温的气体(通常是用空气，也可以用其他气体如二氧化碳、氨等)进入喷嘴内膨胀以后以很高的速度切线方向进入涡流室，形成自由涡流，经过动能的交换并分离成温度不相同的两部份，中心部份的气流动能降低经孔板流出，即冷气流；边缘部份的气流动能增年夜成为热气流从另一端经控制阀流出.所以涡流管可以同时获得冷热两种效应.热电制冷的工作原理：在两种分歧金属组成的闭合线路中，若通以直流电，就会使一个接点变冷，一个变热，这称为珀尔贴效应，亦称温差电现象.热电制冷亦名温差电制冷、半导体制冷或电子制冷，就是以温差电现象为基础的制冷方法，它是利用珀尔帖效应的原理到达制冷目的.—21所示的吸附式制冷系统只能作间歇式运行，请检验考试设计一套连续运行的吸附式制冷系统.（允许多个沸石筒，系统用简图暗示，配以文字说明）答：连续运行的吸附式制冷系统如下图所示，该制冷系统有两只吸附床Ａ和Ｂ，运行时两床交替处于吸附状态和解吸状态，每个循环周期的具体过程如下：将余热通向吸附床Ａ、冷风通向吸附床Ｂ时，吸附床Ａ处于解吸状态，吸附床Ｂ处于吸附状态.此时翻开阀门a和c，关闭阀门b和d，制冷剂从吸附床Ａ解吸，进入冷凝器冷凝，然后经过节流阀降压降温后进入蒸发器制冷，最后被吸附床Ｂ吸附.当吸附床Ａ解吸完毕后，将余热通向吸附床Ｂ、冷风通向吸附床Ａ，此时吸附床Ｂ处于解吸状态，吸附床Ａ处于吸附状态.此时翻开阀门b和d ，关闭阀门a 和c ，制冷剂从吸附床Ｂ解吸，进入冷凝器冷凝，然后经过节流阀降压降温后进入蒸发器制冷，最后被吸附床Ａ吸附.系统不竭地重复以上的循环周期过程，就可以连续地制取冷量.第六章 习题谜底1. 某壳管式冷凝器，水在管内流动，R134a 在壳侧冷凝.冷凝器内有Ф25×的紫铜传热管计122根，l=，水侧每流程的平均管数n=15根.已知：当冷凝热量Q K =105.8Kw ，水在管内流速W=/s 时，管内壁平均温度t w =℃,试求此时冷却水的进口和出口温度t fi 、t fo ?答：冷却水平均温度应低于管内壁平均温度，故设平均水温为1()202f fi fo t t t =+=℃. 查得管内水受迫流动处于紊流区计算式中的综合物性参数为 水侧换热系数：0.80.820.20.21.5418785691.5/0.022i f i w B w m d ακ=⨯=⨯= 对流换热量：31()[()]21105.8105619.50.022 1.3122[21.6()]2k i i w f i i w fi fo fi fo Q F t t F t t t t t ααπ=-=-+⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-+39.81fi fo t t +=℃水吸热热容量：2()()4k p fo fi i p fo fi Q GC t t d n w C t t πρ=-=⨯⨯⨯⨯⨯- 2.89fo fi t t -=℃联立二温度表达式，可解得：21.35fo t =℃，318.4672.274(/)fi m t B kg w ==⋅℃校核：平均水温 1(21.3518.46)19.912ft =+=℃，假设20f t =℃可行.水侧雷诺数 46 1.540.022Re 33678101.00610iw d ν-⨯===>⨯求i α式可行. 2. 有一试验用光管干式蒸发器，筒体直径D i =400mm,筒内有蒸发管426根，每根管为Ф12 ×1 ×2800mm 的紫铜光管管内R22的质量流速M=220kg/㎡S,蒸发温度t o =4℃.已知：冷媒水在蒸发器的进口温度t fi =14℃,出口温度t fo =9℃，冷媒水流量G=50T/h,试求：R22在管内蒸发时的单元热负荷q f (w/㎡)及沸腾换热系数αi (w/㎡℃) 答：冷媒水平均温度11.5f t =℃，查得其比热 4.1898/p C kJ kg κ=⋅. 水放热热容量：3005010 4.1898(149)()290.9583600p fi f Q GC t t kw ⨯⨯⨯-=-== 管内换热面积： 20.010 2.842637.473i i t F d l n m ππ=⨯=⨯⨯⨯= 单元内概况积上的热流量： 20290.9587764.5/37.473i i Q q w m F === 一根管内的工质流量： 222200.0100.01728/44d i G M d kg s ππ=⋅=⨯⨯= R22在管内沸腾处于过度区时可用公式（Bogdanou 式） 系数B 插值： 141.220(1.540 1.220) 1.44420B =+-= 所以 ： 0.20.620.60.017287764.51.4442193.5/0.010i w m ακ⨯=⨯=⋅ 3. 某分体式空调的风冷冷凝器，由40根每根长500mm 的Ф12×的紫铜管组成，铜管外套d f =的整张铝翅片.R22在t k =40℃下在管内冷凝，设管内壁温度t w =38℃，求冷凝放热系数αk (w/㎡℃)？答：管内冷凝放热公式 ：1/41/41/40.683()k s m k w i r B t t d α--=- 冷凝液膜的平均温度：11()(4038)3922m k w t t t =+=⨯+=℃ 查得 3731/472.066[()/()]m B kg w m k s =⋅⋅⋅根据 40k t =℃，查得： 1/420.192(/)s r J kg =所以： 1/41/420.68320.19272.066(4038)0.0102642.9/k w m k α--=⨯⨯⨯-⨯=⋅ 4. 试对内翅片管分别写出以内概况积为基准的传热系数K if 和以外概况积为基准的传热系数k o 的表达式.（有翅面与另一侧无翅面的比值界说为肋化系数b ，本题可记做b ≈F i /F o =f i /f o =(f if +f ib )/f o )答：内翅片管以内概况积为基准的传热系数：内翅片管以外概况积为基准的传热系数：fi =28℃、出口温度t fo =℃,冷却水流量G fi =0.000086 m 2.℃/W,R22在壳侧的冷凝温度t k =40℃,求此冷凝器的传热系数K of W/ m 2.℃答：蒸汽在翅片管上冷凝时的增强系数：（1） 1/41.1()of f T b b ff o t t f f f d f f H αϕηα+==+⨯ 其中，一次概况20.0155(1.50.35)()/0.03733/1.5b b f f f f d s s m m ππδ⨯⨯-=⋅⋅-== 二次概况，翅侧：22222(0.01850.0155)2()0.10681/420.0015f t b f f d d m m s ππ⋅-=-⋅==⨯ 翅顶：20.01850.00035/0.01356/0.0015T t f f f d s m m ππδ⨯⨯=== 单元管长外概况积：20.037330.106810.013560.1577/t b f T f f f f m m =++=++= 当量翅高： 22223()(0.01850.0155) 4.3310440.0185t b t d d H m d ππ-⋅-⨯-===⨯⨯ 低螺纹管 1fη= 所以， 1/40.037330.106810.0135615.51.11() 1.3920.15770.1577 4.33f ϕ+==+⨯⨯⨯= （2）中径处面积： 21(0.0140.0155)0.04634/2m m f d m m ππ=⋅=⨯⨯+= 内概况积： 20.0140.04398/i i f d m m ππ=⋅=⨯= 肋化系数： 0.1577 3.5860.04398t i f f β===紫铜的导热系数： 398/w m k λ=⋅（3）管簇的平均管排数：440.750.753/456[]() 3.75411443m j N n n ===⨯+⨯∑ (4)水侧换热系数：定性温度11()(2835.57)31.7522f fi fo t t t =+=⨯+=℃ 查得： 0.2 2.62134.15/f B J s m k =⋅⋅运动粘度： 620.77910/m s ν-=⨯ 密度 ： 3995.1/kg m ρ= 每流程管子根数：561444Nn ===根 水流速：3221510 1.943/360036000.01414995.144i i Gw m s d n ππρ⨯===⨯⨯⨯⨯⨯ 雷诺数： 461.9430.014Re 34919100.77910i i w d ν-⨯===>⨯ 所以， 0.80.820.20.21.9432134.058526.6/0.014i i f i w B w m k d α==⨯=⋅ （5） R22侧换热系数 对数传热温差()()35.5287.6540284035.5k fi k fo m k fi k fot t t t t t ln ln t t θ----===----℃ 氟工质冷凝换热系数约1000—2000w/m 2k,小于管内水侧.但水侧有r i ，故温降主要仍在水侧，设冷凝壁面温度37wo t =℃，查得：液膜层平均温度 1(3740)38.52m t =+=℃，得31/47372.274()m kg w B m k s⋅=⋅⋅ 40k t =℃得：1/41/420.192(/)s r J kg = 冷凝换热系数（6） 求相变侧壁面温度以外壁面为界，列出传热分方程式 以wo t 为参变量.试凑求解wo two t（7） R22侧换热系数：1/423325.1(4037.38)2613.5/o w m k α-=⨯-=⋅或者 1/423325.1(4037.4)2618.6/o w m k α-=⨯-=⋅（8） 以外概况积为基准的传热系数。