《工程热力学》课程教学资源（习题解答）第十一章 制冷循环

第十一章制冷循环 第十一章制冷循环 11-1一制冷机在-20℃和30℃的热源间工作，若其吸热为10kW,循环制冷系数是同 温限间逆向卡诺循环的75%，试计算：(1)散热量：(2)循环净耗功量：(3)循环制冷量折 合多少“冷吨”？ 提示和答案：5=0756.=075×71-3.80,6 =9=9 TH-T 9o-ge. 9。=12.63kw,P-9e=263kw:259冷吨。 11-2一逆向卡诺制冷循环，其性能系数为4，(1)问高温热源与低温热源温度之比是多 少？(2)若输入功率为1.5kW。试问制冷量为多少“冷吨”？(3)如果将此系统改作热泵循 环，高、低温热源温度及输入功率维持不变。试求循环的性能系数及能提供的热量。 提示和答案：￡。= Z=1,14=1+1=125:92=6.P=1.875kW,0.486 T--16 冷吨：8= 7i=5,g6=P=7.5kw。 TH-T 11-3压缩空气制冷循环（图11-1）运行温度T=290K, T。=300K,如果循环增压此分别为3和6，分别计算它们的循 环性能系数和每千克工质的制冷量。假定空气为理想气体，比 热容取定值c,=1.005kJ/kg·K)、K=1.4。 图11-1 -1 提示和答案：8=，6=2712、5，=1496：万=z 1 =219.18K, π πx-1 K-1 =179.81K,= =396.93K,Tb=Tπ。=483.86K, de.a=cp(T-Ti)=71.2 kJ/kg,qes cp(T-Ti)=110.7 kJ/kg. 11-4若题11-3中压气机绝热效率1c:=0.82,膨胀机相对内效率7，=0.85，(1)分别 计算1kg工质的制冷量，循环净功及循环性能系数：(2)若取空气比热容是温度的函数，再 99

第十一章 制冷循环 99 图 11-1 第十一章 制冷循环 11-1 一制冷机在-20 ℃和 30 ℃的热源间工作，若其吸热为 10 kW，循环制冷系数是同 温限间逆向卡诺循环的 75%，试计算：（1）散热量；（2）循环净耗功量；（3）循环制冷量折 合多少“冷吨”？ 提 示 和 答 案 ： L act c H L 0.75 0.75 3.80 T T T        ， c c c act net Q Q Q Q q q P q q     ， qQ  12.63 kW ， c net act 2.63 kW Q q P    ；2.59 冷吨。 11-2 一逆向卡诺制冷循环，其性能系数为 4，（1）问高温热源与低温热源温度之比是多 少？（2）若输入功率为 1.5kW。试问制冷量为多少“冷吨”？（3）如果将此系统改作热泵循 环，高、低温热源温度及输入功率维持不变。试求循环的性能系数及能提供的热量。 提示和答案： L c H L H L 1 1 T T T T T      ， H L c 1 1 1.25 T T     ； c c net q P Q    1.875 kW ，0.486 冷吨； H c H L 5 T T T      ， c net q P Q      7.5 kW 。 11-3 压缩空气制冷循环（图 11-1）运行温度 c T  290K ， 0 T  300K ，如果循环增压此分别为 3 和 6，分别计算它们的循 环性能系数和每千克工质的制冷量。假定空气为理想气体，比 热容取定值 1.005kJ/(kg K) p c   、  1.4 。 提示和答案： 1 1 1        ， 2.712 a   、 1.496 b   ； 1 4, 0 1 a 219.18 K a T T             ， 1 4, 0 1 b 179.81 K b T T             ， 1 2 2, 1 1 a 396.93 K p T T p            ， 1 2, 1 T T b b 483.86 K       ， c, 1 4, ( ) 71.2 kJ/kg a p a q c T T    ， c, 1 4, ( ) 110.7 kJ/kg b p b q c T T    。 11-4 若题 11-3 中压气机绝热效率 C, 0.82  s  ，膨胀机相对内效率 T   0.85，（1）分别 计算 1 kg 工质的制冷量，循环净功及循环性能系数；（2）若取空气比热容是温度的函数，再

第十一章制冷循环 求循环增压比为3的循环制冷量、循环净功及循环性能系数。 提示和答案：(1)膨胀机相对内效率门，= h-h-3-T h-h T-T 压气机绝热效率处-方， h-h-T 。(a) 图11-2 T=T-7(T-T)=235.34K T=T+(T3-T)11e=420.40K 9e。=c(T-T)=54.93kJ/kg "a=(h-ha)+(h-h)=-66.1kJ/kg 8,=9=0.831:(b)9=86,58Jkg、W=-1410kJg、6,=0.614. IWnetel (2)查空气热力性质表：h=292.25kJ/kg,h=302.29kJ/kg:p2=1.2531,P=1.4108。 P2 Pa =3.7593、p.=P,B=04727。查同表7=396.61K，h=39.58kg: T=219.43K ，九=21.39跳g。么=么+么-2=423.14kg h=h-.(h-h)=233.53kJkg,w=-(h-h)-(h-h)=-62.13kJkg q.=么-，=56,721g,6=9.=0.913。本题温差范围并不很大，故与采用定比热容 IWheal 的误差也不很大。 11-5若例11-1中压气机的绝热效率1，=0.90、膨胀机的相对内效率71=0.92，其他 条件不变，再求无回热时的制冷系数ε、1kg空气的制冷量q。及压缩过程的作功能力损失。 提示和答案：据例1-1，Z=T+-D=41757K,7=7-,(亿-1)=19366K, w%=cn(T-T)=165.24kJ/g,w=c(T3-T)=9.99kJkg,q=h-h=59.79kJ/g, =-M=6525Wkg,6=g=0916,1=70=,h2=1183Ukg。 T 11-6某采用理想回热的压缩气体制冷装置（循环示意见图11-3），工质为某种理想气体， 循环增压比为π=5，冷库温度T=-40C,环境温度为300K,若输入功率为3kW,试计算： 100

第十一章 制冷循环 100 图 11-2 求循环增压比为 3 的循环制冷量、循环净功及循环性能系数。 提示和答案：（1）膨胀机相对内效率 3 4 3 4 T 3 4 3 4 h h T T h h T T          ， 压气机绝热效率 2 1 2 1 C,s 2 1 2 1 h h T T h h T T          。 （ a ） 4 3 T 3 4 T T T T       ( ) 235.34 K ， 2 1 2 1 C,s T T T T      ( ) / 420.40 K  。 c, 1 4 , ( ) 54.93 kJ/kg a p a q c T T     、 net, 1 2', 3 4 , ( ) ( ) 66.1 kJ/kg w h h h h a a a        ， c, net, 0.831 | | a a a q w    ；（b） c, 86.58 kJ/kg b q  、 net, 141.0 kJ/kg w b   、 0.614 b   。 （2）查空气热力性质表： 1 h  292.25kJ/kg ，3 h  302.29kJ/kg ； r2 p 1.2531， r3 p 1.4108 。 2 r 2 r1 1 3.7593 p p p p   、 4 r 4 r3 3 0.4727 p p p p   。查同表 2 T  396.61K ， 2 h  399.58kJ/kg ； 4 T  219.43K ， 4 h  221.39kJ/kg 。 2 1 2 1 C,s ( ) 423.14kJ/kg h h h h       ， 4 3 T 3 4 h h h h       ( ) 233.53kJ/kg ， net 2' 1 4 3 w h h h h        ( ) ( ) 62.13 kJ/kg  ， c 1 4 q h h    56.72 kJ/kg， c net, 0.913 | | a q w    。本题温差范围并不很大，故与采用定比热容 的误差也不很大。 11-5 若例 11-1 中压气机的绝热效率 C, 0.90  s  、膨胀机的相对内效率 T   0.92 ，其他 条件不变，再求无回热时的制冷系数  、1kg 空气的制冷量 c q 及压缩过程的作功能力损失。 提示和答案：据例 11-1， 2 1 2' 1 Cs ( ) 417.57 K T T T T      ， 4' 3 T 3 4 T T T T      ( ) 193.66 K， C 2' 1 ( ) 165.24 kJ/kg w c T T p     ， T 3 4' ( ) 9.99 kJ/kg w c T T p     ， c 1 4' q h h     59.79 kJ/kg， net C T w w w       65.25 kJ/kg ， c net 0.916 q w      ， 2 ' 0 g 0 2 ln 11.83 kJ/kg p T I T s T c T    。 11-6 某采用理想回热的压缩气体制冷装置（循环示意见图 11-3），工质为某种理想气体， 循环增压比为   5 ，冷库温度 c T  40 C ，环境温度为 300K，若输入功率为 3kW，试计算：

第十一章制冷循环 (1)循环制冷量：(2)循环制冷量系数：(3)若循环制冷系数及制冷量不变，但不用回热措 施。此时，循环的增压比应该是多少？该气体比热容可取定值， C。=0.85kJ/kgK)、K=1.3。 - 提示和答案：T=T,π=434.93K, k m 1 =160.82K,623461=61s6= 图11-3 k-1 一=1.156、 π'-1 9ua1=c,(G-7)=58.95kkg,9g=6usP=3.47kw,x'=B =14.9。 11-7某压缩气体制冷循环中空气进入压气机时p,=0.1MP,1=t.=-23.15C,在压 气机内定熵压缩到p,=0.4MPa,然后进入冷却器。离开冷却器时空气温度1=t。=26.85C。 取空气比热容是温度的函数，试求制冷系数ε及1kg空气的制冷量g。 提示和答案：据，=A=4,P=P.凸=2.832，P4= ,卫4=0.3527，查空气热力 PP P 性质表确定T,=371.43K和h,=374.13kJ/kg及T,=201.77K和h,=203.66kJ/kg。压缩机 耗功w。=h-h=122.01k/kg,膨胀机作出功w,=h-h,=98.63kJ/kg,空气在冷却器中 放热量9。=h,-h=71.84kJ/kg,循环制冷量q。=h-h,=48.46kJk,循环输入的净功 W=wc-w,=23.38kJkg=qt=q。-q,循环的制冷系数E=9.=2.07。 循环的净热量qm=q。-q。=71.84kJ/kg-48.46kJkg=23.38kJ/kg。 11-8氟利昂134a是对环境较安全的制冷剂，用来替代对大气臭氧层有较大破坏作用的 氟利昂12。今有以氟利昂134a为工质的制冷循环，其冷凝温度 为40℃，蒸发器温度为-20℃（图11-4），求：(1)蒸发器和冷 凝器的压力：(2)循环的制冷系数。 提示和答案：若非特别说明制冷剂离开蒸发器进入压缩机时 的状态可近似为温度为蒸发器内温度的干饱和蒸气，离开冷凝器 图11-4 时的状态为冷凝器内温度的饱和液：节流过程焓值不变。据1=-20C、1,=40C,查氟 101

第十一章 制冷循环 101 图 11-3 （1）循环制冷量；（2）循环制冷量系数；（3）若循环制冷系数及制冷量不变，但不用回热措 施。此时，循环的增压比应该是多少？该气体比热容可取定值， 0.85kJ/(kg K) p c   、  1.3。 提示和答案： 1 3 2 T T 434.93 K       ， 1 6 5 1 T T 160.82 K             ， 1234561 13 5 6 1 1 1.156 1              、 c,134561 1 ( ) 58.95 kJ/kg p b q c T T    ， c 1234561 net q P Q    3.47 kW ， 1 3 3 1 1 14.9 p T p T                 。 11-7 某压缩气体制冷循环中空气进入压气机时 1 p  0.1MPa ， 1 c t t   23.15 C ，在压 气机内定熵压缩到 2 p  0.4MPa ，然后进入冷却器。离开冷却器时空气温度 3 0 t t   26.85 C。 取空气比热容是温度的函数，试求制冷系数  及 1kg 空气的制冷量 qc 。 提示和答案：据， 2 3 1 4 4 p p p p   ， 2 r 2 r1 1 2.9832 p p p p   ， 4 r 4 r3 3 0.3527 p p p p   ，查空气热力 性质表确定 2 T  371.43 K 和 2 h  374.13 kJ/kg 及 4 T  201.77 K 和 4 h  203.66 kJ/kg 。压缩机 耗功 C 2 1 w h h   122.01 kJ/kg ，膨胀机作出功 T 3 4 w h h    98.63 kJ/kg ，空气在冷却器中 放热量 0 2 3 q h h   71.84 kJ/kg ，循环制冷量 c 1 4 q h h   48.46 kJ/kg ，循环输入的净功 net C T net 0 c w w w q q q       23.38 kJ/kg ，循环的制冷系数 c net 2.07 q w    。 循环的净热量 net 0 c q q q      71.84 kJ/kg 48.46 kJ/kg 23.38 kJ/kg 。 11-8 氟利昂 134a 是对环境较安全的制冷剂，用来替代对大气臭氧层有较大破坏作用的 氟利昂 12。今有以氟利昂 134a 为工质的制冷循环，其冷凝温度 为 40℃，蒸发器温度为-20℃（图 11-4），求：（1）蒸发器和冷 凝器的压力；（2）循环的制冷系数。 提示和答案：若非特别说明制冷剂离开蒸发器进入压缩机时 的状态可近似为温度为蒸发器内温度的干饱和蒸气，离开冷凝器 时的状态为冷凝器内温度的饱和液；节流过程焓值不变。据 1 t  20 C 、 3 t  40 C ，查氟 图 11-4

第十一章制冷循环 里昂134a热力性质表p=133.8kPa、h=385.89kJ/kg、s=1.7387kJ/kg·K)、 P2=P3=1016.32kPa、h=h=256.44kJ/kg;据s2=SP2=P3,查得h=428.2kkg。 4。=h-h=129.5kJ/kg,wm=h,-h=42.3kJkg,6= 9e=3.06。 11-9一台汽车空调器使用氟利昂134a为制冷工质，向空调器的压缩机输入功率2kW, 把工质自200kPa压缩到1200kPa,车外的空气流过空调器的蒸发器盘管从33℃的降温到 15℃吹进车厢（流程示意见图11-5），假定制冷循环为理想循环，求制冷系统内氟利昂134a 的流量和吹进车厢时的空气体积流量。车厢内压力为100kPa。 p=1200 kPa 2 kw 制冷设备 =201.7kPa 车外空气 进入车厢 33℃ 15℃ 图11-5 图11-6 提示和答案：制冷工质循环参见图11-6，同题11-8。显见S2=S、循环制冷量等于空气 放热量。注意制冷剂流量和循环制冷量关系和空气体积流量应折合到车厢内状态。循环制冷 量9。=h-h,=126.0kJkg,循环净功w。e=hh37,3kJ,制冷装置制冷量 qa.=9nm4。= .=6.804kW,进入车厢的空气流量g.=。 .=0.376kgs,所以 cn△t 4,=9RY=0211m5. P 11-10某压缩蒸汽制汽冷装置采用氨(NH3)为制冷制，参看图11-7，从蒸发器中出来 的氨气的状态是1=-15C,x=0.95。进入压气机升温升压 后进入冷凝器。在冷凝器中冷凝成饱和氨液，温度为 t=25C。从点4经节流阀，降温降压成干度较小的湿蒸气 状态，再进入蒸发器气化吸热。(1)求蒸发器管子中氨的压力 图11-7 102

第十一章 制冷循环 102 图 11-5 图 11-6 图 11-7 里 昂 134a 热 力 性 质 表 1 p 133.8 kPa 、 1 h  385.89 kJ/kg 、 1 s   1.738 7 kJ/(kg K) 、 2 3 p p  1 016.32 kPa 、 3 4 h h   256.44 kJ/kg ；据 2 1 2 3 s s p p   、 ，查得 2 h  428.2 kJ/kg 。 c 1 4 q h h   129.5 kJ/kg , net 2 1 w h h    42.3 kJ/kg ， c net 3.06 q w    。 11-9 一台汽车空调器使用氟利昂 134a 为制冷工质，向空调器的压缩机输入功率 2 kW， 把工质自 200 kPa 压缩到 1200 kPa，车外的空气流过空调器的蒸发器盘管从 33 ℃的降温到 15 ℃吹进车厢（流程示意见图 11-5），假定制冷循环为理想循环，求制冷系统内氟利昂 134a 的流量和吹进车厢时的空气体积流量。车厢内压力为 100 kPa。 提示和答案：制冷工质循环参见图 11-6，同题 11-8。显见 2 1 s s  、循环制冷量等于空气 放热量。注意制冷剂流量和循环制冷量关系和空气体积流量应折合到车厢内状态。循环制冷 量 c 1 4 q h h   126.0 kJ/kg ，循环净功 net 2 1 w h h   37.3 kJ/kg ， 制 冷 装 置 制 冷 量 c C c c net Q m 6.804 kW P q q q q w    ， 进 入 车 厢 的 空 气 流 量 c ,a 0.376 kg/s Q m p q q c t    ， 所 以 ,a g 3 0.211 m /s m V q R T q p   。 11-10 某压缩蒸汽制汽冷装置采用氨（NH3）为制冷制，参看图 11-7，从蒸发器中出来 的氨气的状态是 1 t  15 C ， 1 x  0.95 。进入压气机升温升压 后进 入冷凝器。在 冷凝器中 冷凝成饱和氨 液，温度 为 4 t  25 C 。从点 4 经节流阀，降温降压成干度较小的湿蒸气 状态，再进入蒸发器气化吸热。（1）求蒸发器管子中氨的压力

第十一章制冷循环 P,及冷凝器管子中的氨的压力P2:(2)求q。、w和制冷系数￡，并在T-s图上表示q。:(3) 设该装置的制冷量q。=4.2×10kJh，求氨的流量gm:(4)求该装置的效率。 提示和答案：参照题11-8、11-9，p=0.236MPa、p2=1.003MPa;本题x=0.95, h=xh+(1-x)片=1358.95kJkg,q=h-h=1060.7kJkg,可用T-s图上面积155'11 表示，a=%-么=184.0kg,6==577,q.=92=0,1ke5:装置效率可定 义为冷量，ex,g =164.35Jkg,与循环净功的比值7，-3e=0,893。 Woet 11-11上题中若氨压缩机的绝热效率刀，=0.80，其它参数同上题，求循环的w、￡及 效率几· 提示和答案：本题与题1-10差异仅在于W=”兰。=么 h-h=15889kkg' W=-230kkg、6=g=4.61、冷量不变，故冷量也不变e0=16435kdkg, ncs 循环效率几，= x9=0.715。 11-12若11-10题中制冷剂改为氟利昂134a(HCF134a),求(1)蒸发压力p,和冷凝压 力P2:(2)q。、w和e;(3)HCF134a的流量：(4)装 置效率几。。 提示和答案：参照题11-10。据工作温度，查得 p,=164.36kPa、P,=665.49kPa,查HCFC134a的压 图11-8 焓图（见示意图11-8）h=380kJ/kg、h=406kJ/g h=230kkg:9.=h-h=150kJkg,w=h-h=26kg,8=45.77: -受=0n8wso-侵-小k29ug:双之-0. 103

第十一章 制冷循环 103 1 p 及冷凝器管子中的氨的压力 2 p ；(2)求 c q 、wnet 和制冷系数  ，并在 T s  图上表示 c q ；（3） 设该装置的制冷量 c 4 4.2 10 kJ/h Q q   ，求氨的流量 m q ；（4）求该装置的 效率。 提示和答案：参照题 11-8、11-9， 1 p  0.236 MPa、 2 p 1.003 MPa ；本题 1 x  0.95 ， 1 1 1 h xh x h     (1 ) 1 358.95 kJ/kg  ， c 1 5 q h h   1 060.7 kJ/kg ，可用 T s  图上面积 155'1'1 表示， net 2 1 w h h   184.0 kJ/kg， c net 5.77 q w    ， c c 0.11 kg/s Q m q q q   ；装置 效率可定 义为冷量 ， 0 x, c c 1 164.35 kJ/kg Q T e q T          ，与循环净功的比值 x x , net 0.893 Q e e w    。 11-11 上题中若氨压缩机的绝热效率 C, 0.80  s  ，其它参数同上题，求循环的 wnet  、 及 效率 x e 。 提示和答案：本题与题 11-10 差异仅在于 net net C,s w w    。 2 1 2 1 C,s 1 588.9 kJ/kg h h h h       ， net net C,s 230 kJ/kg w w     、 c net 4.61 q w     、冷量不变，故 x , 164.35 kJ/kg Q e  ， 循环 效率 x , net 0.715 x Q e e w     。 11-12 若 11-10 题中制冷剂改为氟利昂 134a(HCF134a)，求（1）蒸发压力 1 p 和冷凝压 力 2 p ；（2） c q 、 wnet 和  ；（3）HCF134a 的流量；（4）装 置 效率 x e 。 提示和答案：参照题 11-10。据工作温度，查得 1 p 164.36 kPa 、 2 p  665.49 kPa ，查 HCFC134a 的压 焓图（见示意图 11-8） 1 h  380 kJ/kg 、 2 h  406 kJ/kg、 4 h  230 kJ/kg ； c 1 5 q h h   150 kJ/kg ， net 2 1 w h h    26 kJ/kg ， c net 5.77 q w   ； c c 0.778 kg/s Q m q q q   ； 0 x, c c 1 23.24 kJ/kg Q T e q T          ； x x , net 0.894 Q e e w    。 图 11-8

第十一章制冷循环 11-13某热泵装置用氨为工质，设蒸发器中氨的温度为-10℃，进入压缩机时氨蒸气的 干度为x=0.95,冷凝器中饱和氨的温度为35℃。求：(1)工质在蒸发器中吸收的热量q,, 在冷凝器中的散向室内空气的热量q,和循环供暖系数ε'：(2)设该装置每小时向室内空气供热 量9=8×10k,求用以带动该热泵的最小功率是多少？若改用电炉供热，则电炉功率应是 多少？两者比较，可得出什么样的结论？ 提示和答案：查得NH相应热力参数后计算，h=xh"+(1-x)h=1366.0kJg, h,=h=346.80kJ/kg,据P2=P4、52=S,得t2=60°C并h=1550.5kJ/kg。 9,=h-h,=1203.7k/kg,92=h-h,=1019.2kJkg,w=h-h=184.5kJ/kg, E=4=652:q.=9a=0.0185kg5,P=qw=341kw，若用电炉， P=92=22.2kW,P>P,所以热泵供暖是一种节能措施。 11-14某热泵型空调器工质为氟利昂134a,设蒸发器中氟利昂134a温度为-10℃，进 压气机时蒸气干度x=0.98,冷凝器中饱和液温度为35℃。求热泵耗功和循环供暖系数。 提示和答案：参照图11-8，查HCFC134a压焓图得：h=388kJ/kg、h=420k/kg h=250kdkg。w,=h-h=32kg、g,=h-h,=170kJg,e'=4=5.31. Wp 11-15有一台空调系统，采用蒸汽喷射压缩制冷机，制取P=1kPa的饱和水 (1,=6.949C),来降低室温，如图11-9。在室内吸热 喷射器 升温到15℃的水被送入蒸发器内，部分汽化，其余变为 m! 冷凝器 1kPa的饱和水，蒸发器内产生的蒸汽干度为0.95，被喷 P 祖水15C 射器内流过的蒸汽抽送到冷凝器中，在30℃下凝结成水， 蒸发器 m2 若制冷量为32000kJh,试求所需冷水流量及蒸发器中 饱和水（冷水） 图11-9 被抽走蒸汽的量。 提示和答案：取蒸发器为控制器积，列出质量守恒及能量守恒方程，9m=qm十9m, 9mh-9mh-9mh=0,9mh-9mh,=9g。查水蒸气热力性质表得：h,=29.21kJkg 104

第十一章 制冷循环 104 图 11-9 11-13 某热泵装置用氨为工质，设蒸发器中氨的温度为 -10 ℃，进入压缩机时氨蒸气的 干度为 1 x  0.95 ，冷凝器中饱和氨的温度为 35 ℃。求：（1）工质在蒸发器中吸收的热量 2 q ， 在冷凝器中的散向室内空气的热量 1 q 和循环供暖系数  ' ；(2)设该装置每小时向室内空气供热 量 4 1 Q  8 10 kJ ，求用以带动该热泵的最小功率是多少？若改用电炉供热，则电炉功率应是 多少？两者比较，可得出什么样的结论？ 提示和答案：查得 NH3 相应热力参数后计算， 1 h xh x h       (1 ) 1 366.0 kJ/kg ， 4 h h    346.80 kJ/kg ， 据 2 4 p p  、 2 1 s s  得 2 t  60 C 并 2 h 1 550.5 kJ/kg 。 1 2 4 q h h 1 203.7 kJ/kg ， 2 1 4 q h h   1 019.2 kJ/kg ， net 2 1 w h h   184.5 kJ/kg ， 1 net 6.52 q w     ； 1 1 0.018 5 kg/s Q m q q q   ， net P q w   m 3.41 kW ，若用电炉 ， E 1 P q   Q 22.2 kW ， P P E  ，所以热泵供暖是一种节能措施。 11-14 某热泵型空调器工质为氟利昂 134a，设蒸发器中氟利昂 134a 温度为 -10℃，进 压气机时蒸气干度 1 x  0.98 ，冷凝器中饱和液温度为 35℃。求热泵耗功和循环供暖系数。 提示和答案：参照图 11-8，查 HCFC134a 压焓图得： 1 h  388 kJ/kg 、 2 h  420 kJ/kg、 4 h  250 kJ/kg。 P 2 1 w h h    32 kJ/kg 、 1 2 4 q h h 170 kJ/kg ， 1 P 5.31 q w    。 11-15 有一台空调系统，采用蒸汽喷射压缩制冷机，制取 3 p 1 kPa 的饱和水 （ s t  6.949 C ），来降低室温，如图 11-9。在室内吸热 升温到 15 ℃的水被送入蒸发器内，部分汽化，其余变为 1 kPa 的饱和水，蒸发器内产生的蒸汽干度为 0.95，被喷 射器内流过的蒸汽抽送到冷凝器中，在 30 ℃下凝结成水， 若制冷量为 32 000 kJ/h ，试求所需冷水流量及蒸发器中 被抽走蒸汽的量。 提示和答案： 取蒸发器为控制器积，列出质量守恒及能量守恒方程， m m m 1 2 3 q q q   ， 1 2 3 123 0 m m m q h q h q h  ， 1 2 c m m Q 1 2 q h q h q   。查水蒸气热力性质表得： 2 h  29.21 kJ/kg

第十一章制冷循环 h=29.21kJ/kg、h=2513.29kJ/kg。h=%+x(h-h)=2389.1kJ/kg, 4Q1,=6281Jkg,4,-%-0w37nkg5,q4-g-94-0258kg5. h h-h, 11-16某冷库制冷机组利用氨(NH3)为制冷工质，由一台小型燃气轮机装置为制冷机 组提供动力.制冷机组的冷凝温度为40℃，蒸发温度为-20℃.燃气轮机装置的热效率是30%。 试求：(1)制冷循环中每千克制冷剂的吸热量、放热量及制冷系数：(2)整个系统的能量利 用率。 提示和答案：装置运行的目的是制冷剂从冷库吸热，代价为燃气轮机装置燃烧室内燃料 燃烧放出的热量，系统分为两部分，两者的联系是燃气轮机装置产生的动力驱动制冷循环的 压气机，故能量利用率可定义为制冷系统1kg制冷剂从冷库吸热量和燃气轮机装置中工质吸 热量之比.由循环温度及32=S、P2=P3查得NH3热力参数并h,q。=h-h=1047.1kJ/g, 9=么-么=13668k水g:m=么-h=319.2kg,￡==3.28。燃气轮机装置燃 烧室内燃料放出热量9=- =10641,6-g=0.984。 n. 0 11-17在氨-水吸收式制冷装置中，利用压力为0.3MPa,干度为0.88的湿饱和蒸汽的冷 凝热，作为蒸汽发生器的外热源，如果保持冷藏库的温度为-10℃，而周围环境温度为30℃， 试计算：(1)吸收式制冷装置的COPx;(2)如果实际的热量利用系数为0.4COP,而要 达到制冷能力为2.8×10kJ,求需提供湿饱和蒸汽的质量流率gm。 提示和答案：根据压力从饱和水蒸气表中查得饱和温度t≈133.5C,求得汽化潜热 y=h"-h'=2163.7kJ/kg、Ta=T,=133.5C=406.7K。1kg湿蒸汽的冷凝热为： 9.=7=1904.1kg。故冷藏库COP TH-To =1.68。吸收式制冷装置的实际热 量利用系数COP为：CO=0.4CQ上0，所需的供热能力Q可表示为： Q,=马。=115.7kw,需要提供的混饱和蒸汽的质量流率为：q。-4=0.061kg5。 COP 4. 105

第十一章 制冷循环 105 3 h  29.21 kJ/kg 、 3 h  2 513.29 kJ/kg 。 3 3 3 3 h h x h h        ( ) 2 389.1 kJ/kg ， 1 w 1 h c t   62.81 kJ/kg ， c 3 3 0.003 72 kg/s Q m q q h   ， c 1 2 1 1 2 0.258 kg/s Q m m q q h q h h     。 11-16 某冷库制冷机组利用氨（NH3）为制冷工质，由一台小型燃气轮机装置为制冷机 组提供动力。制冷机组的冷凝温度为 40℃，蒸发温度为 -20℃。燃气轮机装置的热效率是 30 %。 试求：（1）制冷循环中每千克制冷剂的吸热量、放热量及制冷系数；（2）整个系统的能量利 用率。 提示和答案：装置运行的目的是制冷剂从冷库吸热，代价为燃气轮机装置燃烧室内燃料 燃烧放出的热量，系统分为两部分，两者的联系是燃气轮机装置产生的动力驱动制冷循环的 压气机，故能量利用率可定义为制冷系统 1kg 制冷剂从冷库吸热量和燃气轮机装置中工质吸 热量之比。由循环温度及 2 1 2 3 s s p p   、 查得 NH3热力参数并 2 h ， c 1 4 q h h   1 047.1 kJ/kg ， 0 2 3 q h h   1 366.8 kJ/kg ； net 2 1 w h h    319.2 kJ/kg ， c net 3.28 q w    。燃气轮机装置燃 烧室内燃料放出热量 net 1 t 1 064 kJ W Q    ， c 1 0.984 Q Q    。 11-17 在氨-水吸收式制冷装置中，利用压力为 0.3 MPa，干度为 0.88 的湿饱和蒸汽的冷 凝热，作为蒸汽发生器的外热源，如果保持冷藏库的温度为 -10℃，而周围环境温度为 30℃， 试计算：（1）吸收式制冷装置的 COP max ；（2）如果实际的热量利用系数为 0.4 COP max ，而要 达到制冷能力为 5 2.8 10 kJ/h  ，求需提供湿饱和蒸汽的质量流率 m q 。 提示和答案： 根据压力从饱和水蒸气表中查得饱和温度 s t 133.5 C ，求得汽化潜热     h h '' ' 2 163.7 kJ/kg 、 H T T    s 133.5 C 406.7 K 。 1 kg 湿 蒸 汽 的 冷 凝 热 为 ： 1 904.1 kJ/kg x q x    。故冷藏库 H 0 L max 0 L H COP 1.68 T T T T T T           。吸收式制冷装置的实际热 量 利 用 系 数 COP 为 ： COP 0.4COP 0.672 max   ， 所 需 的 供 热 能 力 QH 可 表 示 为 ： L H 115.7 kW COP Q Q   ，需要提供的湿饱和蒸汽的质量流率为： H 0.061 kg/s m x Q q q  