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p-h線図例題14 冷媒液強制循環式

   

問題R22を冷媒とする油戻し装置つき冷媒液強制循環式の冷凍装置の略図は、下図のとおりである。この装置において、圧縮機の冷媒循環量が\(q_{mr}\) = 1.0kg/sで、低圧受液器からの油戻し装置を通る冷媒流量が\(q’_{mr}\) = 0.1kg/sである。 この理論冷凍サイクルの各点における比エンタルピーの値は、下記のとおりである。
ただし、液ポンプの軸動力による冷媒への熱入力および配管での熱損失は無視できるものとする。

【冷凍サイクルの運転条件】
\(h_{2}\)=445 kJ/㎏
\(h_{3}\)=250 kJ/㎏
\(h_{4}= h_{5}\)=227 kJ/㎏
\(h_{6}= h_{7}\)=177 kJ/㎏
\(h_{11}\)=397 kJ/㎏ 

1.この冷凍装置の理論冷凍サイクルをp-h線図上に描き、点1~点12の各状態点を図中に記入する

2.冷凍能力\(Φ_{o}\)(kW) は?

3.圧縮機の理論圧縮軸動力\(Pth\)(kW) は?

4.理論成績係数(COP)\(Rth\) は?


1.この冷凍装置の理論冷凍サイクルをp-h線図上に描き、点1~点12の各状態点を図中に記入する

これは、テキスト等で勉強して暗記するのがベストです、下図のようなp-h線図になります

2~4の解答に入る前にまず、不明な\(h_{1}\)と\(h_{12}\)を先に求めておきましょう

問題図に冷媒の流れを書き込んだ下図を用意します。

\(h_{12}\)を求めるために熱交換器の熱収支を考えます

$$q_{mr}(h_{3}-h_{4})=q’_{mr}(h_{12}-h_{6})$$$$h_{12}=10・(h_{3}-h_{4})+h_{6}=407$$

\(h_{1}\)を求めるためにの熱収支を考えます

$$q_{mr}・h_{1}=q’_{mr}・h_{12}+(q_{mr}-q’_{mr})・h_{11}$$
$$h_{1}=0.1・407+0.9・397=398$$

ついでに、乾き度\(x\)も求めておきましょう

$$x=\frac{(h_{5}-h_{6})}{(h_{11}-h_{6})}$$$$(1-x)=\frac{(h_{11}-h_{5})}{(h_{11}-h_{6})}=0.7727$$

この問題の解説は次の「上級冷凍受験テキスト」を参考にしました

2.冷凍能力\(Φ_{o}\)(kW) は?

冷凍能力を求める基本は蒸発器の入側と出側の比エンタルピーの差を用います

$$Φ_{o}=[q_{mr}・(1-x)-q’_{mr}]・(h_{11}-h_{6})=(0.7727-0.1)・220=147.994≒148 [kW]$$

3.圧縮機の理論圧縮軸動力\(Pth\)(kW) は?

圧縮軸動力を求める基本は圧縮機の入側と出側の比エンタルピーの差を用います
\(h_{1}\)は事前に計算している

$$P_{th}=q_{mr}・(h_{2}-h_{1})=445-398=47  [kW]$$

4.理論成績係数(COP)\(Rth\) は?

成績係数は冷凍能力と圧縮機動力の比で表されるので

$$(COP)R_{th}=\frac{Φ_{o}}{P_{th}}=\frac{148}{47}=3.1489≒3.15$$

以上で終わり、お疲れさま

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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