p-h線図例題8 二元冷凍

   

問題】下図は、高温側にR22、低温側にR23を用いる二元冷凍装置の理論冷凍サイクルである。その運転条件および各部の冷媒の状態は次のとおりである。

【運転条件】
低段側冷媒循環量\(q_{mro}\)=0.501 ㎏/sec
低段側圧縮機入口における冷媒の比エンタルピー\(h_{1}\)=328 kJ/㎏
低温側凝縮器入口における冷媒の比エンタルピー\(h_{2}\)=398 kJ/㎏
低温側凝縮器出口における冷媒の比エンタルピー\(h_{3}\)=160 kJ/㎏
高温側圧縮機入口における冷媒の比エンタルピー\(h_{5}\)=396kJ/㎏
高温側凝縮器入口における冷媒の比エンタルピー\(h_{6}\)=447 kJ/㎏
高温側凝縮器出口における冷媒の比エンタルピー\(h_{7}\)=229 kJ/㎏

1.低温側冷凍能力\(Φ_{o}\)(kW)は?

2.高温側冷媒循環量\(q_{mrk}\)(kg/sec) は?

3.総理論圧縮動力\(P_{th}\)(kW)は ?

4.理論成績係数(COP)\(th・R\)は ?


冷媒流れ概略図は次のようになる

1.低温側冷凍能力\(Φ_{o}\)(kW)は?

$$Φ_{o}=q_{mro}(h_{1}-h_{4})$$
\(h_{4}=h_{3}\) だから

\(Φ_{o}=0.501・(328-160)=84.168≒84.2  [kW]\)

2.高温側冷媒循環量\(q_{mrk}\)(kg/sec) は?

カスケードコンデンサの熱収支を考えると次の式になる

$$q_{mrk}・h_{8}+q_{mro}・h_{2}=q_{mrk}・h_{5}+q_{mro}・h_{3}$$

変形すると

$$q_{mro}・(h_{2}-h_{3})=q_{mrk}・(h_{5}-h_{8})$$

さらに変形して数値を代入すると(ただし、\(h_{8}=h_{7}\))

$$q_{mrk}=\frac{q_{mro}・(h_{2}-h_{3})}{h_{5}-h_{8}}=\frac{0.501・(398-160)}{396-229}=0.71399≒0.714 [㎏/sec]$$
3.総理論圧縮動力\(P_{th}\)(kW)は ?

\(P_{th}=P_{thL}\)(低温側圧縮動力)+\(P_{thH}\)(高温側圧縮動力)

$$P_{thL}=q_{mro}(h_{1}-h_{2})=0.501・(398-328)=35.07≒35.1$$
$$P_{thH}=q_{mrk}(h_{6}-h_{5})=0.714・(447-396)=36.414≒36.4$$

$$P_{th}=71.5 (kW)$$

4.理論成績係数(COP)\(th・R\)は ?

$$(COP)th・R=\frac{Φ_{o}}{P_{th}}=\frac{84.2}{71.5}=1.1776≒1.18$$
各種冷媒のp-h線図
各種冷媒のp-h線図一覧・・R22、R32、R134a、R404A、R407C、R410A、アンモニア、HFO-1234yfのP-h線図

 

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