热12-《制冷与低温原理》作业参考答案-new

机械工业出版社 陈光明 陈国邦

第一章

1-1常用的制冷方法有哪些？他们是利用什么原理实现制冷的？除此之外，还有那些制冷方法，你能再举一些制冷方法的例子吗？

答：一般来说，制冷的方法主要有三种：（1）利用物质相变制冷（如融化、蒸发、升华等）的吸热制冷效应；（2）利用气体膨胀产生的冷效应制冷；（3）利用珀尔贴效应的热点制冷。例如：利用半导体的珀尔贴效应的制冷方法叫做半导体制冷。

除此之外，其他的制冷方法还有气体涡流制冷，热声制冷，绝热去磁制冷，氦稀释制冷。 1-2请说出气体绝热膨胀制冷三种方法的名称，并说出它们各自的优缺点。

名称

有外功输出的膨胀过程

绝热放气过程

节流膨胀过程 优点 气体温降大，复热时制冷量大 小型制冷机中广泛使用 系统结构简单，气体流量便于调节缺点 要采用膨胀机，系统结构复杂无外出功输出 气体温降小，制冷量小

1-3画出逆卡诺循环、洛仑兹循环、蒸气压缩制冷循环、气体液化循环、斯特林制冷循环、G—M制冷循环、基本型脉管制冷机循环等理想制冷循环的流程示意图。

答：逆卡诺循环

1-2 等熵压缩过程

2-3 等温放热过程

3-4 等熵膨胀过程

4-1 等温吸热过程（制冷）

洛伦兹循环

蒸气压缩制冷循环 a-b 等熵压缩过程 b-c 与高温变温热源无温差的放热过程 c-d 等熵膨胀过程 d-a与低温变温热源无温差的吸热过程（制冷）

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1-2 将制冷剂压缩到冷凝温度

2-3 冷凝器中冷凝成液体

3-4 节流

4-1 蒸发器蒸发吸热（制冷）

气体液化循环

1-2 等温压缩

2-0 等熵膨胀至液化气体的饱和温度

0-3-1 制冷剂与液化气体可逆换热，复热回升

斯特林制冷循环

1-2 等温压缩

2-3 定容放热过程

3-4 等温膨胀过程（制冷）

4-1 定容吸热过程

G-M制冷循环

1-2 等容充气过程

2-3 等压充气过程

3-4 等容放气过程

4-1 等压放气过程（制冷）

基本型脉管制冷循环

（1） 高压气体进入管内，向封闭端移，压缩

（2） 封闭端水冷器带走热量，温度压力降低

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（3） 排气阀打开，气体膨胀左移，降压获得低温

（4） 进气阀再次打开，重复操作

1-5请说明理想循环与可逆循环的异同点，指出上述3题中的循环哪些是不可逆循环，为什么？

答：有些循环除了一两个不可避免的不可逆循环过程外，其余均为可逆过程。这样的循环以及可逆循环都称为理想循环。即理想循环既包括可逆过程也可能包括不可逆过程，但可逆循环只是可逆过程组成的。

蒸气压缩制冷循环是不可逆循环，因为该循环需要用到节流阀，而节流过程是由摩擦损失的，是一个不可逆过程。G-M制冷循环、基本型脉管制冷机循环中带有配气阀门的循环是不可逆循环，因为这些配气阀都将产生摩擦损失，是不可逆过程。 1-6说出蒸气压缩制冷系统循环中的四个过程名称，以及发生这些过程相应的设备。

名称

将制冷剂压缩到冷凝压力

将高压制冷剂冷却并冷凝成液体

节流膨胀过程

液体气化吸热过程

1-7为什么当制冷剂经过节流阀膨胀，温度会降低？在节流过程中，那个状态参数维持不变？ 设备 压缩机 冷凝器 节流机构 蒸发器

答：由微分节流效应ah p h T v T v T p cp

v 与v的差值，而此差值与气体的种类及所处的 T p微分节流效应的符号取决于T

状态有关。如果这一差值大于零，则节流后温度降低。对应于节流效应转化曲线上的制冷区。在节流过程中，气体的比焓值保持不变。

1-8说明为什么在制冷剂离开蒸发器后，要冷凝它是不可行的。

答：蒸发器是一个换热器，它的作用是使经节流机构供入的制冷剂液体蒸发成蒸气，以吸收被冷却物体的热量。蒸发器是一个对外输出冷量的设备，既制冷机的制冷部分。当制冷剂离开蒸发器后，它已经完成了它的制冷作用，这时如果冷凝它，会让它部分液化，压力降低，影响之后的压缩机压缩过程，压缩机需要更多的功去压缩使其达到冷凝压力，从而恶性循环，制冷系数降低。所以说，在制冷剂离开蒸发器后，要再冷凝它是不可行的。

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1-9说出在蒸气压缩循环分析中，采用lgp h图的主要目的。

答：在蒸气压缩循环分析中，采用lgp h图，可以用图上的面积表示制冷量，因为是绝热压缩，所以横坐标h的差值可以表示压缩机所做功，这样可以更直观的看出该循环的制冷系数，有利于循环分析。

1-10 R22从压缩机排出时的压力为2.0MPa，温度为90 C，试确定该载冷剂此时的比体积、

比焓、比熵和过热度。

解：查表知：R22在饱和压力为2.0MPa时，对应的饱和温度为52 C。

T 90 C Ts 52 C；所以此时R22处于过热蒸气状态，对热度

查压焓图， 1；

70kg/m3; 1 0.014286m3/kg;h 455kJ/kg;s 1.79kJ/ kg K 70

1-11含有15%液体和85%蒸气的混合物氨，其温度为 10 C，确定其比焓和压力。

解：干度 mg

mg mf 85% 0.85；温度为 10 C时，查表得饱和压力为1

0.28993MPa，hg

比焓h hg 487.76kJ/kg,hf 808.71kJ/kg； 1 hf 0.85 487.76 1 808.71 293.2895kJ/kg。 1-12N2的压力为101MPa，比焓为129kJ/kg。求两相混合物的干度。

答：查表得：Ps 101MPa时，hf 643.4kJ/kg,hg 520.76kJ/kg 。

h hf

hg hf 129 643.4 0.6635为所求。 520.76 643.4 又h hf 1 hg

1-13在lgp h图上标出制冷剂R143a的压力为0.15MPa，比焓为500kJ/kg的点，并说明其处于什么状态。

解：从图中可以看出，其处于过

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热蒸气的状态。

1-14用图来求R22在30 C时的气化热，并与查表求得的结果相比较。

解：查压焓图：Ts 30 C时，hf 239kJ/kg,hg 413kJ/kg；

hg hf 413 239 174kJ/kg； 气化热

查表：Ts 30 C时，hf 236.38kJ/kg,hg 413.60kJ/kg；

hg hf 413.60 236.38 177.22kJ/kg。 气化热

由上可以看出，查图与查表的结果相差不是很大，都比较准确。

1-15试分析卡诺循环的制冷系数同温度的关系。 答：卡诺循环的制冷系数

q0，在T-s图上表示如下图: w0

如左图所示，图中s214s1的面积表示单位制

冷量q0，图中1234的面积表示循环所消耗

的功w0。

1. 其他条件不变，当冷源温度降低时，可

以看到s214s1的面积减小，1234的面积

增大，即单位制冷量q0减小，循环所耗

功w0增大，制冷系数降低。反之，当冷

源温度升高时， s2 14s 1 的面积增大， 1234

S1 S2 的面积减小，即单位制冷量q0增大，循

w0减小，制冷系数增大。 2. 其他条件不变，当热源温度降低时，可以看到环所耗功1234的面积减小，s214s1的面积不变，即

单位制冷量q0不变，循环所耗功w0减小，制冷系数升高。反之，当热源温度升高时，s214s1的面积不变，1234的面积增大，即循环所耗功w0增大，即单位制冷量q0不变，制冷系数减小。

1-16试说明蒸气压缩制冷循环与蒸气压缩热泵循环的异同点，并在T-s图上把两循环表示出来。

答：相同点：蒸气压缩制冷循环与蒸气压缩热泵循环在原理上是完全相同的。两个循环

都是与环境相互作用，从低温热源吸热，然后放热至高温热源，与此同时，

按照热力学第二定律，必须消耗机械功。原则上，凡是用来作制冷机的循

环，都可以用作热泵；凡是用于制冷机的分析方法，都可以用于分析热泵。

不同点：（1）两者的目的不同。蒸气压缩制冷循环的目的是为了获得低温（制冷），

也就是着眼于从低温热源吸热。蒸气压缩热泵循环的目的是为了获得

高温，也就是着眼于放热至高温热源。

（2）两者的工作温区往往有所不同。上述所谓的高温热源和低温热源，只

是彼此相对而言的。由于两者的目的不同，通常蒸气压缩热泵循环是

将环境作为低温热源，而蒸气压缩制冷循环是将环境作为高温热源。

对于同一环境温度来说，热泵循环的工作温区就明显高于制冷循环。

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两循环的T-s图一样，如下所示：

对于蒸气压缩制冷循环，制冷量为图中的面积s215s1的面积，而对于蒸气压缩热泵循环，制热量为图中s224s1的面积。

（1）计算该制冷循环的制冷系1-17一卡诺制冷循环，在 12 C下吸热，在40 C下放热。

数；（2）如果此循环在温度 12 C下吸热15kW，其功耗是多少？（3）如果卡诺循环在于上述制冷循环相同的温度界限下工作，其热泵系数为多少？（4）如果热泵在温度 12 C时吸热15kW，在温度40 C是的放热速率是多少？

解：（1）T0' 12 C 253.15K,T 40 C 313.15K T0'253.15 4.22； 制冷系数 T T0'313.15 253.15

（2）制冷系数 q0q15 w0 0 3.5545kW w04.22

其功耗为3.5545kW；

（3）热泵系数 1 1 4.22 5.22；

（4）热泵系数 qHqH5.22 qH q0 15 18.5545kW wqH q05.22 1 1

所以在温度40 C时的放热速率是18.5545kW。

1-19用两个卡诺制冷机在0.1K温度位制取0.1W的制冷量。第一个卡诺制冷机工作在0.1K与2K温度之间，第二个卡诺机则工作在2K温度和300K高温位之间。试问用这两个制冷机，把0.1W的能量从低温位转移到高温位所需的功为多少？若仅用一个卡诺机，情况如何？

解：对于第一个卡诺机，制冷系数

T0'0.10.1q00.1 1 w1 1.9W； wT T0'2 0.11.9w

对于第二个卡诺机，制冷系数

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2 0.1 1.9 298

所以，把0.1W的能量从低温位转移到高温位所需的功

w 1.9 298 299.9

若仅用一个卡诺机，制冷系数

T0'q00.10.10.1 1 w 299.9W 'wT T0300 0.1299.9w

1-20一个理想的制冷器，冷气体在72K和88K之间等压吸热，并在300K等温排放热量，假设工作流体为理想气体，工质从88K压缩到300K，以及从300K膨胀到72K均为等熵过程，等熵指数为1.4。试求制冷器的制冷系数，并分别同如下温度位的卡诺机相比较：（1）72K与300K，（2）88K与300K。 解：由等熵过程，w 1Rg T1 T2 1

压缩过程对系统作功为w1，膨胀过程系统对外作功为w2，则w1 q0

制冷系数 w2。

11Rg 300 72 Rg 300 88 q0w2 w1 1w1w1Rg 300 88 1

1 300 72 300 88

1 300 88 1.4 1

0.0755

如果是同温位下的卡诺机：

T0'72 0.3158 （5） 制冷系数 1 'T T0300 72

T0'88（6） 制冷系数 2 0.4151 T T0'300 88

1-21某理想热驱动制冷循环从温度为70 C的太阳能集热器得到热能，在15 C时制冷，在35 C下将热量排入大气，求该系统的热力系数。

解：T0 15 C 288.15K;T 35 C 308.15K;TH 70 C 343.15K；

热力系数

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0 0 T T

0 T TH T TH 288.15343.15 308.15 1.4695 308.15 288.15343.15

1-22初始压力为7.0MPa，温度为40 C的干空气，经过节流膨胀阀后的压力为0.1MPa。试求空气离开节流阀时的温度。如果上述的高压气体被预冷到 70 C，再节流到同样的压力，则制冷效果有何变化？

解：T 40 C 313K，查压焓图知，在压力为7.0MPa，温度为313.15K时，焓值为298kJ/kg。而节流膨胀过程为等焓过程，在压焓图上，沿着等焓线，查到在压力为0.1MPa时，温度为285K，即28 C。制冷温差为12 C。

如果上述高压气体被预冷到 70 C，即203K。在压焓图上查得此时焓值为165kJ/kg。同理查得压力为0.1MPa时的温度为165K，即 108 C。制冷温差为38 C，制冷效果提高了。

1-23压力为7.0MPa，温度为40 C的空气经等熵膨胀至压力0.1MPa。试求膨胀机的出口温度，以及所作的功。

解：T 40 C 313K，查压焓图知，在压力为7.0MPa，温度为313.15K时，熵值为

5.65kJ/(kg·K)。沿着等熵线，查得压力为0.1MPa，即大气压时，温度为92K，即 181 C为膨胀机的出口温度。

由等熵过程，作功为：

w 11Rg T1 T2 0.287 40 181 158.5675kJ 1 1.4 1

一工作于1.0MPa和0.1MPa高低压之间的G-M制冷机，工质为氦气，环境温度为300K，膨胀前的气体温度为80K，膨胀过程是可逆绝热压缩过程。假定压缩机和回热器效率为100%。试求单位制冷量和性能系数。

解：由题意，已知T1

单位制冷量 80K,T3 300K,Ph 1.0M,PM l 0.1

q0 Q0 Ph Pl 1 0.1 3588.37W/kg 1m1 m2 PhPl 10.1 8.31430080 R T3T1

q0 wq0

1 T1 T2 13588.371 300 80 1.4 1性能系数 0 3.1412

第二章

2-1理想的制冷剂应具有哪些特性？

答：（1）热力性质方面：

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a. 在工作温度范围内有合适的压力和压力比。

b. 通常希望单位制冷量q0和单位容积制冷量qv比较大。

c. 比功w和单位容积压缩功wv小，循环效率高。

d. 等熵压缩的终了温度t2不太高，以免润滑条件恶化（润滑油粘性下降、

结焦）或制冷工质自身在高温下分解。

（2）传输性质方面：

a. 粘度、密度尽量小，这样可以减少制冷工质在系统中的流动阻力，以及制

冷工质的充注量。

b. 导热率大，这样可以提高热交换设备（如蒸发器、冷凝器、回热器……

等）的传热系数，减少传热面积，使系统更紧凑。

（3）物理化学性质方面：

a. 无毒、不燃烧、不爆炸、使用安全。

b. 化学稳定性和热稳定性好，制冷工质要经得起蒸发和冷凝的循环变化，

使用中不变质，不与润滑油反应，不腐蚀制冷机构件，在压缩终了的高温

下不分解。

c. 对大气环境无破坏作用，既不破化大气臭氧层，没有温室效应。

（4） 其他要求：原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。

2-2制冷剂的哪些物理性质可对系统性能产生影响？

答：不燃烧，不爆炸，使用安全对系统的安全性能有很大影响；化学稳定性和热稳定

性对系统的稳定性能有很大影响，制冷工质要经得起蒸发和冷凝的循环变化，使

用中不变质，不与润滑油反应，不腐蚀制冷机构件，在压缩终了的高温下不分

解，才能满足系统的稳定循环。

2-3在选用制冷剂时，需要考虑的安全特性有哪些？

答：制冷剂必须是无毒无害的，不燃烧，不爆炸，化学稳定性和热稳定性要好，使用

中不变质，不与润滑油反应，不腐蚀制冷机构件，在压缩终了的高温下不分解，

对大气环境无破坏作用，既不破化大气臭氧层，没有温室效应。

2-4写出下列制冷剂的分子式：R702、R704、R728、R50、R23、R125、R22、R134a、R600a、R123。

代号 R23

分子式 HR125 R22 CHF2ClR134a R600a R123 2 He N2 CH4 CHFCHF32CF3CH2FCFCHCl3 CH CH3 32CF3

2-5什么是共沸制冷剂？请举出三种共沸制冷剂的例子。

答：共沸制冷剂是由两种以上不同制冷剂以一定比例混合而成的共沸混合物,这类制冷

剂在一定压力下能保持一定的蒸发温度,其气液两相沸混合物可以改善制冷剂的特

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性。

制冷剂R500组成: R12/153a(73.8/26.2)

制冷剂R501组成：R22/R12(75/25)

制冷剂R502组成：R22/115(48.8/51.2)

2-5‘与R12相比，R134a、R600a有哪些优点和缺点？

答：R134a：一般情况下，它的压比要略高于R12，但它的排气温度比R12低，对压

缩机工作更有利。于R12相比，它具有优良的迁移性质，其液体及气体

的热导率显著高于R12。但是，它的水溶性比R12要强得多，这对制冷系

统很不利，对系统的干燥和清洁性要求较高。

R600a：对环境没有破坏性，它的排气温度比R12的低，对压缩机工作更有利，

而且它与矿物润滑油能很好的互溶，不需要价格昂贵的合成润滑油，与其

他物质的化学相溶性很好，而且与水的溶解性很差，这对制冷系统很有

利。但是，它的容积制冷量小于R12，所以要选用排气量较大的制冷压缩

机，并且它在空气中可燃，在使用时要注意防火防爆。

2-6解释术语“制冷剂”和“载冷剂”，并说明载冷剂的主要作用。

答：制冷剂：又叫制冷工质，是制冷机中的工作介质，它在制冷机系统中循环流动，通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制冷的目的。

载冷剂：在间接冷却的制冷装置中，被冷却物体或空间中的热量，是通过一个中

间介质传给制冷工质的，这种中间介质在制冷工程中称之为载冷剂或第二制冷工质。

作用：可使制冷系统集中在较小的场所，因而可以减少制冷机系统的容积及制冷

工质的充灌量；因为载冷剂的热容量大，被冷却对象的温度易于保持恒定。

2-7试说明润滑油对制冷系统的正面作用和负面作用。

答：正面作用：

1） 降低压缩机的摩擦功和带走摩擦热，减少运动零件的摩擦，提高压缩机的可靠性

和延长机器的使用寿命。

2） 不致于使摩擦面的温度太高，防止运动零件因发热而“卡死”。

3） 对于开启式压缩机，在密封件的摩擦面间隙中充满润滑油，不仅起到润滑作用，

而且还可以防止制冷工质气体的泄漏。

4） 润滑油流经润滑面时，可带走各种机械杂质和油污，起到清洗作用。

5） 润滑油能在各零件表面形成油膜保护层，防止零件的锈蚀。

负面作用：

1） 如果润滑油进入了系统的低温部分，会堵塞系统管路，造成系统瘫痪。

2） 当润滑油中含有水分易引起系统冰堵，含有石蜡如果析出会将制冷系统中的滤网

和膨胀阀堵塞，妨碍制冷工质流动。

3） 在高温下，油会分解产生积碳，这些堆积物会妨碍压缩机阀片等部件的运动，使

制冷效率降低。

4） 在制冷工质-油-金属的共存体中，高温时润滑油易发生化学反应，产生腐蚀性酸，

而润滑油缓慢劣化易生成弱酸。这些反应生成物不仅腐蚀金属，还将侵蚀电动机

漆包线的涂层，引起电动机烧坏、镀统现象、产生积碳效应或生成焦油状物质。 2-8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：矿物润滑油具有较小的极性，它们只能溶解在极性较弱或非极性的制冷工质中，

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一般用于R11、R12、R600a

聚酯类润滑油具有较强的极性，能溶解在极性较强的制冷工质中，一般用于

R134a、R407C

2-9讨论对臭氧层有破坏作用的制冷剂替代研究的意义，以及需解决的主要问题。

答：意义：当前环境变暖引起的气候变化，臭氧层空洞等已成为全球性的环境问题，

如果任其发展下去将对人类的生存和发展构成严峻的挑战。因此在制冷剂

的替代研究过程中应该加强对生态环境的保护意识，不能只看到眼前的利

益，而同时要注重生态环境与人类的协调的，可持续的发展。由于制冷空

调热泵行业广泛采用CFC与HCFC类物质对臭氧层有破坏作用以及产生温

室效就，使全世界的这一行业面临严重的挑战。理想的替代制冷剂除应有

较低的ODP值和GWP值外，还应具有良好的安全性、经济性、优良的热

物性等优点，争取做到既环保又节能。

主要问题：为了正确协调《蒙》与《京》的要求，为了全面正确衡量制冷剂对全球气

候变化的影响，制冷空调行业界认为，除了制冷剂的GWP值外，空调制

冷系统会以另一种方式对全球变暖起作用。由于这些系统均需依靠电力或

化石燃料的消耗来维持运行，而煤、石油和天然气燃料生产电力时都产生

CO2，进而也会影响全球变暖。

对于空调制冷行业来说，为防止气候变暖所需作出的努力主要是：

①提供高效节能设备，减少CO2排放量。

②尽可能减少制冷设备使用和销毁时制冷剂的排放量或泄漏量，并采取有

效的回收再生设备，加强制冷剂的回收利用。

2-10试证明焦汤系数μJ可用下列方程表示：

1 J cp v RT2 Z T v Tpc p T p p

请算出在4.05MPa下，氧的转化温度。比体积的计算式为

v 1 A Bp

其中 A a bT cT2； B d eT

式中，常数

a 1.5656;b 4.896 10 3;c 2.136 10 6;d 5.3327 10 4;e 0.2824 10 4;v是比体积（cm3/g）；T是温度（K）；p是压力（MPa）。

证明：

1

cP v 1 RT Z(T v p T RZ/ T c T P RT2 Z1RT2 Zp v cp T c TRZ/p v cp T. PPP

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通过上式得

v=1/(A+B)=1/(1.5656-4.896*10 3T+2.136*10 6T2-5.3327*10 4*4.05+0.2824*10 4T*4.05); 转化温度状态为T v v 0的时候，根据此公式求得T= T

2-13用lgp h图及用式（2-26）来求R22在 20 C时的冷凝潜热，并与查表得到的结果进行比较。

解：（1）用lgp h图：在正常沸点，即正常大气压P=0.1MPa下

hf 154kJ/kg,hg 398kJ/kg s hg hf 398 154 244kJ/kg；

再查lgp h图：

临界点温度Tc

又 Tr 93 C 366.15K，正常沸点温度Tb 40 C 233.15K T233.15T253.15 0.6914,Tbr b 0.63676 Tc366.15Tc366.15

0.38 1 Tr 冷凝潜热s 1 Tbr

（2）查表：Ts

冷凝潜热 1 0.6914 244 1 0.63676 0.38 229.344kJ/kg； 20 C时，hf 177.33kJ/kg,hg 396.79kJ/kg hg hf 396.79 177.33 219.46kJ/kg。

由上可以看出，查表和查图用公式计算的结果相差不大。

2-14假设由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷组成的天然气处于两相状态。试问需要有几个参数才能描述混合物的状态？试给出三种典型的参数组合来描述混合物的同一状态。

解：由吉布斯相律Nf Nc Np 2 Nf 4 2 2 4。所以需要四个参数才能描述混合物的状态。1）混合物压力P，甲烷气相中摩尔质量，乙烷气相中摩尔质量，丙烷气相中摩尔质量；2）混合物温度T，甲烷气相中摩尔质量，乙烷气相中摩尔质量，丙烷气相中摩尔质量；3）混合物压力P，混合物温度T，甲烷气相中摩尔质量，甲烷液相中摩尔质量。

2-15试分析氧和氩的混合气体，在0.101MPa和90K下达到平衡状态时，蒸气和液体的组成。假设蒸气为理想气体，液体为理想溶液。

解：查表：在0.101MPa和90K时，O2:K1 0.9860;Ar:K2 1.1503 对于氧：气相中摩尔分数x1 1 K21 1.1503 0.9148 91.48%； K1 K20.9860 1.1503

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液相中摩尔分数y1 K1 1 K2 0.9860 1 1.1503 0.902 90.2% K1 K20.9860 1.1503

对于氩：气相中摩尔分数x2 1 x1 1 0.9148 0.0852 8.52%；

液相中摩尔分数y2 1 y1 1 0.902 0.98 9.8%

第三章

3-1简单蒸气压缩制冷理论循环，用R22作制冷剂，蒸发温度 5 C，冷凝温度30 C，在压- 焓坐标图上画出该循环示意图，并计算：（1）单位压缩功；（2）单位制冷量；（3）冷凝器放热量；（4）制冷系数。

解：循环示意图如下：

查表得：1点 5 C p1=0.421815MPa h1=402.745kJ/kg;

4点 30 C p4=0.91009MPa h4=236.38kJ/kg;

2点 p4=p2=0.421815MPa 查图得 h2=440kJ/kg;

(1)单位压缩功 w=h2-h1=440-402.745=37.255kJ/kg;

(2)单位制冷量 q0=h1-h4=402.745-236.38=166.365kJ/kg;

(3)冷凝器放热量 qk=q0+w=37.255+166.365=203.62kJ/kg;

(4)制冷系数

3-2某制冷系统的制冷剂为R22，产冷量为80kW。采用蒸汽压缩理论循环。蒸发温度 10 C，冷凝温度为42 C。（1）求压缩机进口处的制冷剂体积流量（单位m3/s）；（2）计算压缩机的功率；（3）求蒸发器入口处混合物中的蒸气分数，分别以质量分数和体积分数表示。 解：该循环的示意图与题1一样

查表：

1点 10 C h1=400.83kJ/kg p1=0.3547MPa 液q0166.365 4.4656 w37.255 1314.6kg/m3

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气 1 气 1 15.354kg/m3； 0.06513

4点 42 C h4=252.07kJ/kg p4=1.1602MPa；

2点 p4=p2=0.3547MPa 查图 h2=450kJ/kg；

单位制冷量 q0=h1-h4=400.83-252.07=148.76kJ/kg;

总制冷量 Q0=80kW

单位压缩功 w=h2=h1=450-400.83=49.17kJ/kg;

（1）体积流量 Q0m80 0.035m3/s; tq0 气148.76 15.354

（2）压缩机的功率 P Ww mw Q049.17 80 26.4426kW； ttq0148.76

（3）蒸发器入口处即点1，查图可知此时干度为0.3

即干度 0.3 m蒸气

m总，即此时蒸气的质量分数为30%

m蒸气

体积分数为v蒸气

v总 蒸气m蒸气

蒸气

为所求。 m液 液0.3m总 9.735%； 0.3m总0.7m总 15.3541314.6

3-6用制冷剂R22的蒸气压缩系统中有一台回热器。在该换热器中，利用30 C的冷凝液体，把来自蒸发器的饱和蒸气从 10 C加热到5 C。在下述情况下压缩过程都是等熵的。（1）计算没有换热器系统的制冷系数，其冷凝温度为30 C，蒸发温度为 10 C；（2）计算装有换热器系统的制冷系数；（3）如果在压缩机入口处测得的吸气能力为12.0L/s，没有换热器的系统的产冷量是多少？（4）一个系统的压缩机容量与（3）相同，但装有换热器，其产冷量是多少？

解：（1）无换热器：Tk 30 C;T0 10 C 查表h1=400.83kJ/kg,h4=236.38kJ/kg

q0h1 h4400.83 236.38 4.424 438 400.83w0h2 h1

q0'h1' h4420 236.38 6.558 448 420w0'h2' h1' 查图h2=438kJ/kg 制冷系数 （2）有换热器：查图h1' 420kJ/kg;h2' 448kJ/kg 制冷系数 '

（3）查表v1 0.06513m3/kg; 1 1 v1

制冷量

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Q0 qmq0 1v(h1 h4)

（4）查图 1' 制冷量 1 12 10 3 (400.83 236.38) 30.299kJ/s 0.06513 18kg/m3

Q0' qm'q0' 1'v(h1' h4) 18 12 10 3 (420 236.38) 39.662kJ/s

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