--#-第八章制冷循環(huán)

思考題利用制冷機(jī)產(chǎn)生低溫，再利用低溫物體做冷源以提高熱機(jī)循環(huán)的熱效率。這樣做是否有利？［答］:這樣做必定不利，因?yàn)殡m然低溫物體作冷源可以提高熱及循環(huán)的熱效率，多獲得功，但是要造成這樣的低溫冷源，需要制冷機(jī)，需要耗功，由于不可逆性的存在，制冷機(jī)消耗的功必然大于熱機(jī)多獲得的功，因此，這樣做是得不償失的。如何理解空氣壓縮制冷循環(huán)采取回?zé)岽胧┖?，不能提高理論制冷系?shù)，卻能提高實(shí)際制冷系數(shù)？［答］:參見圖a,沒有回?zé)岬难h(huán)為12341,有回?zé)岬难h(huán)為1r2r53r41r.采用回?zé)嵫h(huán)后，在理論上制冷能力為q2（過程4-1的吸熱量）以及循環(huán)消耗的凈功和向外界派出的熱與沒有回?zé)岬难h(huán)相比，顯然都沒有變（Wor=Wo,q1r=q）所以理論制冷系數(shù)也沒有變（sr=￡）o但是采用回?zé)岷?，循環(huán)的增壓比降低了，從而使壓氣機(jī)耗功和膨脹機(jī)做功減少了同一數(shù)量，這也減輕了壓氣機(jī)和膨脹機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，使它們?cè)谳^小的壓力范圍內(nèi)工作，因而機(jī)器可以設(shè)計(jì)得比較簡(jiǎn)單而輕小，另外，如果考慮到壓氣機(jī)和膨脹機(jī)的不可逆性（圖b）那么采用回?zé)釅簹鈾C(jī)少消耗的功將不是等于而是大于膨脹機(jī)少作出功。因而制冷機(jī)實(shí)際消耗的凈功將會(huì)減少。同時(shí)，每kg空氣的制冷量也相應(yīng)地有所增加（如b圖中面積a所示）所以采用回?zé)岽胧┠芴岣呖諝鈮嚎s制冷循環(huán)的實(shí)際制冷系數(shù)，因而這種循環(huán)在深度制冷，液化氣體等方面獲得了實(shí)際應(yīng)用。參看圖8—13。如果蒸氣壓縮制冷裝置按1''351'運(yùn)行，就可以在不增加壓氣機(jī)耗功的情況下增加制冷劑在冷庫中的吸熱量（由原來的h『-h4，增加為h］,-h5），從而可以提咼制冷系數(shù).這樣考慮對(duì)嗎？［答］:不對(duì)。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)定壓冷卻過程3-5，就需要一定的制冷量（h3—h5），這冷量只能來自冷庫，因而冷庫的制冷量將減少，這減少量恰好等于由定壓冷卻過程取代節(jié)流過程帶來的制冷量的增加：所以，這樣做在理論上并無得益，而實(shí)際上不僅增加了設(shè)備的復(fù)雜性（由簡(jiǎn)單的節(jié)流閥變成較復(fù)雜的換熱器）.還會(huì)由于換熱器存在的損失而導(dǎo)致實(shí)際制冷系數(shù)的降低。 圖a 圖b習(xí) 題1 （1）設(shè)大氣溫度為30°C,冷庫溫度分別為0°C、-10°C、一20°C,求逆向卡諾循環(huán)的制冷系數(shù).（2）設(shè)大氣溫度為 一10°C,供熱溫度分別為40°C、50°C、60°C,求逆向卡諾循環(huán)的供熱系數(shù)。［解］：（1）逆向卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)由（8—2）式得：可見，當(dāng)T0—定時(shí),Tr愈低,愈小。（2）逆向卡諾循環(huán)的供熱系數(shù)由（8-4）式得：可見，當(dāng)T0一定時(shí)，TH愈高，愈小，且。2已知大氣溫度為25°C,冷庫溫度為-10°C,壓氣機(jī)增壓比分別為2、3、4、5、6.試求空氣壓縮制冷循環(huán)的理論制冷系數(shù)。在所給的條件下,理論制冷系數(shù)最大可達(dá)多少（按定比熱容理想氣體計(jì)算）?［解］：空氣壓縮制冷循環(huán)的理論制冷系數(shù)可由（8-5）式求得：時(shí)，時(shí),時(shí),時(shí)，時(shí)，可見，當(dāng),3大氣溫度和冷庫溫度同習(xí)題8-2。壓氣機(jī)增壓比為3，壓氣機(jī)絕熱效率為82%，膨脹機(jī)相對(duì)內(nèi)效率為84％，制冷量為。求壓氣機(jī)所需功率、整個(gè)制冷裝置消耗的功率和制冷系數(shù)（按定比熱容理想氣體計(jì)算）。［解］：由例8—1可知，考慮了壓氣機(jī)和膨脹機(jī)不可逆損失的空氣壓縮制冷循環(huán)的實(shí)際制冷系數(shù)可由下式求得：每kg空氣吸熱量空氣流量壓氣機(jī)所需功率膨脹機(jī)所做功率制冷循環(huán)消耗的功率4某氨蒸氣壓縮制冷裝置（參看圖8-10），已知冷凝器中氨的壓力為1MPa，節(jié)流后壓力降為0。2MPa，制冷量為，壓氣機(jī)絕熱效率為80%。試求：（1） 氨的流量；（2） 壓氣機(jī)出口溫度及所耗功率；（3） 制冷系數(shù)；（4）冷卻水流量［已知冷卻水經(jīng)過氨冷凝器后溫度升高8K,水的比定壓熱容為4.187kJ/（kgk）］.［解］：參考圖8—10、8-11及8—12，由，查圖得由沿等熵線向上與線交于點(diǎn)查得因?yàn)椋簞t（查lgP-h圖）（1） 氨的流量:（2） 壓氣機(jī)出口溫度及耗功率：:由等焓線與等壓線交點(diǎn)，查lgP-h圖可得：(3)制冷系數(shù)理論：實(shí)際：(4)冷卻水流量冷卻水帶走的熱量應(yīng)等于氨氣放出的熱量，即由熱平衡方程得：可見所需冷卻水量是相當(dāng)大的。5習(xí)題8-4中的制冷裝置在冬季改作熱泵用。將氨在冷卻器中的壓力提高到1。6MPa,氨凝結(jié)時(shí)放出的熱量用于取暖，節(jié)流后氨的壓力為0。3MPa，壓氣機(jī)功率和效率同上題。試求：氨的流量;供熱量(kj/h)；供熱系數(shù)；若用電爐直接取暖，則所需電功率為若干?［解］:由查附錄圖I得：氨的流量：可由壓氣機(jī)功率及效率反求出氨的流量供熱量供熱系數(shù)理論：實(shí)際:若用電爐直接取暖，則需耗電為34.70kW,而用熱泵只需使用壓氣機(jī)功率為8。94Kw，比較可見，采用熱泵所耗電能僅為電爐直接取暖所耗電能的四分之一，顯然用熱泵取暖是經(jīng)濟(jì)可行的。6以R134a為制冷劑的冰箱(蒸氣壓縮制冷)，已知蒸發(fā)溫度為250K,冷凝溫度為300K,壓縮機(jī)絕熱效率為80%，每晝夜耗電1。5kWh。試?yán)脡红蕡D計(jì)算：(1)制冷系數(shù)；每晝夜制冷量;壓縮機(jī)的增壓比及出口溫度。［解題思路提示］在壓焓圖上，查出冷凝溫度和蒸發(fā)溫度所對(duì)應(yīng)的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力，二者相比即為壓縮機(jī)的增壓比；在壓焓圖上畫出此制冷循環(huán)過程圖，查出冷凝壓力下的飽和液體的焓值和蒸發(fā)壓力下的飽和蒸汽的焓值，二者之差即為每千克制冷劑的制冷量，再找到壓縮機(jī)實(shí)際出口狀態(tài)點(diǎn)及其焓值與溫度值；壓縮機(jī)出口過熱蒸汽焓值與蒸發(fā)壓力下的飽和蒸汽的焓值之差就是壓縮機(jī)實(shí)際耗功，制冷量與這個(gè)耗功相比即為制冷系數(shù)；每晝夜耗電與制冷系數(shù)相乘即為每晝夜制冷量。［答案］：(1) 2.349 (2) 12680kj(3) 5.83 ， 319K第九章濕空氣性質(zhì)和濕空氣過程思考題1.濕空氣和濕蒸汽、飽和空氣和飽和蒸汽,它們有什么區(qū)別？［答］：濕空氣與濕蒸汽的區(qū)別：濕空氣指的是含有水蒸汽的空氣,它是干空氣（完全不含水蒸汽）與水蒸汽的混合物，濕空氣中的水蒸汽通常處于過熱狀態(tài)。濕蒸汽是潮濕蒸汽的簡(jiǎn)稱，它是飽和液體和飽和蒸汽的混合物，兩相處于平衡狀態(tài)，濕蒸汽處于飽和狀態(tài)。飽和空氣和飽和水蒸汽的區(qū)別：飽和空氣是指濕空氣中所含水蒸汽的分壓力達(dá)到了當(dāng)時(shí)溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力，不再具有吸濕能力，如果再加入水蒸汽，就會(huì)凝結(jié)出水珠來。飽和蒸汽則是指可以與同溫同壓的（飽和）液體平衡共存的蒸汽.2。當(dāng)濕空氣的溫度低于和超過其壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí),相對(duì)濕度的定義式有何相同和不同之處？［答］：不適用，這時(shí)應(yīng)改為3.為什么浴室在夏天不像冬天那樣霧氣騰騰？［答］：所謂霧氣就是漂浮在空氣中的小水珠。由于溫度較高和通風(fēng)情況較好，夏天浴室里的相對(duì)濕度比冬天的低，因而吸濕能力比冬天的強(qiáng)，不易形成霧狀小水珠,所以不像冬天那樣霧氣騰騰。使?jié)窨諝饫鋮s到露點(diǎn)溫度以下可以達(dá)到去濕目的（見例9—4）。將濕空氣壓縮（溫度不變）能否達(dá)到去濕目的？［答］:從焓濕圖可見，濕空氣定溫壓縮過程指向圖的左下方，此時(shí)濕空氣的含濕量、相對(duì)濕度和水蒸氣的分壓力都降低，故而可以達(dá)到去濕目的.習(xí)題9-1已測(cè)得濕空氣的壓力為0。1MPa,溫度為30°C,露點(diǎn)溫度為20°C。求相對(duì)濕度、水蒸氣分壓力、含濕量和焓。（1）按公式計(jì)算；（2）查焓濕圖.［解］（1）按公式計(jì)算由,查附表6得：代入（9—8）式可得：由（9—7）式可得水蒸汽的分壓力為：含濕量可由（9—14）式求得：水蒸汽的焓可由（9-16）式求得：（2）查H-d圖（附錄圖III）可得：,,,可見（1）、（2）兩種方法求得參數(shù)是很吻合的。9—2已知濕空氣的壓力為0.1MPa,干球溫度為35°C,濕球溫度為25C。試用式（9—19）和查焓濕圖兩種方法求濕空氣的相對(duì)濕度。［答案］44.88％,45％3夏天空氣的溫度為35°C,相對(duì)濕度為60%，求通風(fēng)良好的蔭處的水溫.已知大氣壓力為0。1MPa。［解］通風(fēng)良好處蔭處及相當(dāng)于求濕球溫度tw,可由查圖求得。步驟如下：w1） 由，，在H-d圖上找到該狀態(tài)點(diǎn)a。（右圖所示）2） 由a點(diǎn)沿等焓線向右下方引線與飽和空氣線交于b點(diǎn)3） 再從b點(diǎn)沿等溫線向左引線與H線交于C點(diǎn)，貝屹點(diǎn)所指的溫度即為所求的通風(fēng)良好的蔭處的水溫，由圖可查得4已知空氣溫度為20C,相對(duì)濕度為60%。先將空氣加熱至50C,然后送進(jìn)干燥箱去干燥物品。空氣流出干燥箱時(shí)的溫度為30C。試求空氣在加熱d器中吸收的熱量和從干燥箱中帶走的水分。認(rèn)為空氣壓力p=0。1MPa。［解］該問題屬于加熱去濕過程，整個(gè)過程詳見右圖所示先求空氣在加熱器中吸收的熱量：該熱量應(yīng)等于空氣經(jīng)過加熱器后的焓增，為此需求空氣在進(jìn)入加熱器前后兩狀態(tài)焓值由，查附表圖III-H-d圖可得:,?？諝饧訜岷鬁囟壬秊椋?-2過程是等濕含量過程，從1點(diǎn)沿等d線向上引線交的等溫線于2點(diǎn)，其焓值為:。于是空氣在加熱器中吸收熱量：因?yàn)榧訚窈腿襁^程是等焓過程，從2點(diǎn)沿的線往右下方引線與空氣流出干燥箱的溫度等溫線交于3點(diǎn),查出3點(diǎn)的d3值為所以可求空氣從干燥箱中帶走的水份：5夏天空氣溫度為30C,相對(duì)濕度為85%.將其降溫去濕后，每小時(shí)向車間輸送溫度為20C、相對(duì)濕度為65%的空氣10000kg.求空氣在冷卻器中放出的熱量及冷卻器出口的空氣溫度（參看例9-4）。認(rèn)為空氣壓力p=0。1MPa。［答案］517MJ/h13。5C；6 10C的干空氣和20C的飽和空氣按干空氣質(zhì)量對(duì)半混合，所得濕空氣的含濕量和相對(duì)濕度各為若干？已知空氣的壓力在混合前后均為0。1MPa。［解］依題意可有:：，： （1），查H—d圖（附錄圖III）得：根據(jù)（9-23）式和（9-24）式可得：再由d3、H3，查H—d圖可得