化工热力学题库56计算

当冷却水量无限大时，冷凝温度T2=(8+273)K， 所以最少净功 WN?(8?273)?(?15?273)?3?104?2674.4KJ?h?1

?15?273 当冷凝器用空气冷却时，冷凝温度近似等于室温25℃ 最小净功 WN?(25?273)?(?15?273)?3?104?4651.2kJ?h?1

?15?273由计算结果可见，冷却温度越低，消耗功越小。但是空气冷却所用设备简单，如家用空调器，冰箱采用散热片空气冷却，不过它们的能耗要比水冷却高许多。

18． 某蒸汽压缩制冷循环，制冷量Q0为3×104kJ·h-1，蒸发室温度为-15℃，冷凝器用水冷却，进口为8℃。若供给冷凝器的冷却水量无限大时，计算制冷循环消耗的最小功为多少？如果冷凝器用室温（25℃）空气冷却时，其消耗的最小功又是多少？

难度：中 分值：8

章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环 备注：南工大试题

答案：

解：制冷装置的膨胀过程，采用节流元件（如阀、孔板等）主要考虑到节流设备简单，装置紧凑。对于中小型设备而言，这个膨胀功是不值得回收的，功量不大，但是设备投资要增加许多。因此，大多不采用膨胀机。

在下面的T—S图上，节流元件膨胀过程如3→4，是等焓过程，而膨胀机膨胀过程如3

→4?，是等熵过程。

T 膨胀机回收的功量如阴影部分积分。

2

3

1 4? 4

S

19． 实际蒸汽压缩制冷装置中的膨胀过程，为何采用节流阀而不用膨胀机？如果用膨胀机，请在T—S图上标出哪些面积代表膨胀机回收的功？

难度：中

分值：10

章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环

备注：南工大试题

答案：

解：通过NH3的P-H图可查到各状态点焓值。

按照题意，氨进入压缩机为饱和状态1，离开冷凝器为饱和状态3。 氨在蒸发器中的过程即4→1 H1=1430KJ·kg-1 H2=1710KJ·kg-1

氨在冷凝器中的过程即2→3，H3=H4=320KJ·kg-1

Q0Q01.67?105氨流率 G????150.5kg?h?1

q0H1?H41430?320制冷系数

??q0H?H41430?3201110?1???3.96 ?WsH2?H11710?1430280 P1.0MPa -25℃4321注：求解此类题目：关键在于首先确定各过程状态点的位置，然后在P-H图或T—S图上查到相应的焓（或温度、压力）值，进行计算。

20．某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为-25℃，冷却器中的压力为1.0MPa，假定氨进入压缩机时为饱和蒸汽，而离开冷凝器时为饱和液体，每小时制冷量Q0为1.67×105 kJ·h-1。 求：（1）所需的氨流率； （2）制冷系数。

难度：中 分值：12

章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环 备注：南工大试题

答案：

解：首先在P—H图（或T—S图）上按照已知条件定出各状态点。 查得 H1=1430KJ·kg-1 H2=1680KJ·kg-1

冷凝出来的过冷液体（过冷度为5℃）状态3?的决定：假设压力对液体的焓值几乎没有

影响，从状态3沿着饱和液体线向下过冷5℃，找到3??，用此点的焓值近似代替3?的焓值，由于过冷度是有限的，实际上3?和3??很接近，不会造成太大的偏差。3??→4仍为等焓膨胀过程，

H3`=H4=270kJ·kg-1

制冷能力 q0=H1-H4=1430-270=1160KJ·kg-1

Q04?104 制冷剂循环量 G???34.5kg?h?1

q01160冷凝过程即2→3?，放出热量Q=（H3-H2）G=34.5(270-1690)=-48645KJ·h-1 压缩机功率 N?G(H2?H1)34.5(1680?1430)??2.40kW

36003600制冷系数

??H1?H41430?2701160???4.64

H2?H11680?143025021．有一氨压缩制冷机组，制冷能力Q0为4.0×104KJ·h-1，在下列条件工作：蒸发温度为-25℃，进入压缩机的是干饱和蒸汽，冷凝温度为20℃，冷凝过冷5℃。 试计算：

（1）单位重量制冷剂的制冷能力； （2）每小时制冷剂循环量； （3）冷凝器中制冷剂放出热量； （4）压缩机的理论功率； （5）理论制冷系数。

难度：中 分值：12

章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环 备注：南工大试题

答案： 解：（1）绝热节流膨胀过程是等焓过程，从P-H图上沿着等焓线可找到终态2为0.1MPa温度为30℃。

P 1MPa 1 1.0 2’ 2 50℃ 0.1 -33℃ 30℃ H

（2）可逆绝热膨胀过程是等熵过程，同样沿着等熵线可找到终态2?为0.1MPa时，温度为-33℃。

22．压缩机出口氨的压力为1.0MPa，温度为50℃，若按下述不同的过程膨胀到0.1MPa，试求经膨胀后氨的温度为多少？ （1）绝热节流膨胀； （2）可逆绝热膨胀。

难度：难 分值：12

章节：第六章 蒸汽动力循环和制冷循环 知识点：制冷循环 备注：南工大试题

答案：

解： 简单的林德循环T—S图如上表示： 对于空气从T—S图上可查得各状态点的焓值

状态点 1 2 0 （1） 理论液化量 x?性状 过热蒸汽 过热蒸汽 饱和液体 T／K 290 290 P／MPa 0.1 10 0.1 H／KJ·kg-1 460 435 42 H1?H2460?43525???0.06（kg液体／kg空气）

H1?H0460?424180.9m3?h?1?1空气流量G? ?40.2mol?h?33?122.4?10m?mol液化量：G?x理?40.2?29?0.06?70g?h?1 （2）外界热量传入造成冷量损失Q冷损， Q冷损=3.3KJ·kg-1

换热器热端温差造成热交换损失Q温损， Q温损=Cp×ΔT=1.0×10=10KJ·kg-1 实际液化量 x实?H1?H2?Q温损?Q冷损H1?H0?360?435?10?3.3?0.02kg8?kg?1

460?42?1 实际液化量：G?x实?40.2?29?0.028?32.6g?h