【問題】下図に示すR22冷凍装置は、理論冷凍サイクルで運転され、過熱度が大きい圧縮機吸込み蒸気に凝縮器出口冷媒液の一部を噴射することで、圧縮機吸込み蒸気の過熱度を小さくして圧縮機吐出しガス温度を下げる方式によるものである。この冷凍装置で、凝縮器出口の冷媒循環量の15％を噴射している。ただし、図中の点3は過冷却であり、各状態点の比エンタルピーび値は次のとおりである。
| 【冷凍サイクルの運転条件】 | |
| 圧縮機吐出しガスの比エンタルピー | \(h_{2}\)＝440 kJ/㎏ |
| 膨張弁および液噴射弁の直前の液の比エンタルピー | \(h_{3}\)＝240 kJ/㎏ |
| 蒸発器出口蒸気の比エンタルピー | \(h_{5}\)＝430 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6の各状態点を図中に記入する
２．圧縮機吸込み蒸気の比エンタルピー\(h_{1}\)（kJ/kg） は？
３．この冷凍装置の理論成績係数(COP)\(th.R\) 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6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
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．圧縮機吸込み蒸気の比エンタルピー\(h_{1}\)（kJ/kg） は？
まず、問題図に冷媒の流れを下図のように書き込みます
冷媒循環量を\(q_{mr}\)とし、Ａ点での熱収支を考えます。
$$q_{mr}・h_{1}=0.15・q_{mr}・h_{6}+0.85・q_{mr}・h_{5}$$
$$h_{1}=0.15・h_{6}+0.85・h_{5}$$
\(h_{3}=h_{4}=h_{6}\)だから
$$h_{1}=0.15・h_{6}+0.85・h_{5}=0.15・240+0.85・430=401.5(kJ/kg)$$
３．この冷凍装置の理論成績係数(COP)\(th.R\) は？
冷凍能力を\(Φ_{o}\)、圧縮機動力を\(P\)とすると一般的に成績係数は次のようになる
$$(COP)th.R=\frac{Φ_{o}}{P}$$
また、この問題の場合\(Φ_{o},P\)は次のようになる
$$Φ_{o}=0.85・q_{mr}・(h_{5}-h_{4}) P=q_{mr}・(h_{2}-h_{1})$$
即ち、
$$(COP)th.R=\frac{Φ_{o}}{P}=\frac{0.85・q_{mr}・(h_{5}-h_{4})}{q_{mr}・(h_{2}-h_{1})}=\frac{0.85・(h_{5}-h_{4})}{(h_{2}-h_{1})}=4.194805≒4.2$$
以上で終わり、お疲れさま
