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学識攻略の「さぁ、熱収支を攻略しよう」で掲載した問題です。(攻略ページをコピペ改編してあります。)
問1 R22を冷媒とする二段圧縮二段膨張冷凍装置の概略図および理論冷凍サイクルは、下図の通りである。この装置について、 次の(1)、(2)、(3)および(4)の問に、解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。
ただし、低段側の冷媒循環量はqmro = 0.2kg/sであり、この理論冷凍サイクルの各状態点における比エンタルピーの値は、下記の通りである。(20点)
(運転条件)
h1 = 400 kJ/kg
h2 = 440 kJ/kg
h3´ = 420 kJ/kg
h3 = 405 kJ/kg
h4 = 435 kJ/kg
h5 = h6 = 230 kJ/kg
h7 = h8 = 200 kJ/kg
(1)冷凍能力Φo(kW)を求めよ。
(2)高段側の冷媒循環量qmrk(kg/s)を求めよ。
(3)圧縮機の総理論圧縮軸動力Pth(kW)を求めよ。
(4)理論成績係数(COP)thを求めよ。
楽勝です。
Φo = qmro(h1 - h8) の、式を使います。
答え Φo = 40(kW)
この問題では、中間冷却の熱収支を考えます。これができないと、(1)しか得点できないでしょう。
図を見てください、中間冷却器部分を抜き出して書いてみました。
ここで、左辺に入るもの、右辺に出るものを書きます。
3´の上流に放熱器がありますが、無視します。
えぃ、!!
qmrk・h6 + qmro・h3´ = qmrk・h3 + qmro・h7
qmroは問題文で指定されていますから、もう楽勝です。
qmroとqmrkをまとめます(大きい比エンタルピーから小さい方を引き算するように)
よって、
答え qmrk = 0.251(kg/s)
低段側と高段側の理論圧縮軸動力の和!ですね!
h3´とか、間違って数値代入しないように。
答え Pth = 15.53(kW)
一気にいきます!
(1)と(3)で、求めた冷凍能力Φoと理論圧縮軸動力Pthを使って
答え (COP)th = 2.58
中間冷却器の熱収支が分かれば楽勝です♪
【2016/02/11 新設】