空调制冷部分习题答案 （第四版）

1、苯 R22 制冷循环，其蒸发温度 0℃，冷凝温度为 35℃，膨胀阀

前的液体温度为 30℃，

压缩机吸入干饱和蒸气，试计算该理论循环的制冷系数 εth 及制冷

效率 ηR

解：由压焓图查得：

h1 = 405 KJ

kg

h2 = 430 KJ

kg

h3 = h4 = 235 KJ

kg

eg:p

3

2

4

1

0

h

制冷系数

εth =

h1 - h4

h2 - h1

=

405 - 235

430 - 405

= 6.8

ε c =

T 0

TK - T 0

=

273 + 0

35 - 0

= 7.8

制冷效率

ηR =

εth

ε

=

6. 8

7.8

= 0.87

1.2 一台采用 R22 制冷剂的热泵型房间空调器，其额定制热工况下

的蒸发制温度为 3℃，其冷凝温度为 50℃，再冷度和过热度公别为

3℃和 5℃，当额定制热量为 2800W，压缩机的总效率（ηiηmηdηe ）和

容积效率（ηv ）分别为 0.7 和 0.9 时，请问需选用多大的理论输气

量Vh 的压缩机？其制热 COP 是多少？

解:

根据压焓图可知:

PK = 2MPa

P = 0.55MPa

v1 = 0.0435 m

3

kg

h1 = 410 KJ

h2 = 445 KJ

kg

kg

ρ1 = 23 kg

m3

h3 = h4 = 260 KJ

kg

制冷剂质量流量 M R = φK

qr

=

2.8

h2 - h3

=

2.8

185

= 0.0151kg

s

3

∴理论输气量Vh =

VR

ηv

=

0. 00066

0.9

= 0.000733 m

3

s

Q 压缩机总效率ηiηmηdηe = 0.7,取ηd = 1则ηiηmηe = 0.7

又 Q 压缩机理论耗功率Pth = M R (h2 - h1) = 0.0151⨯ (445 - 410) = 0.529kw

∴理论制热系数μth =

φk

Pth

=

2.8

0.529

= 5.293

∴COP = ηiηmηe ⋅ μth = 0.7 ⨯ 5.293 = 3.71

1.6 如图所示的 R22G 一级节流、中间不完全冷却双级压缩式制冷循

环中，其冷凝温度为 35℃，蒸发温度-38℃，膨胀阀 2 前的液体温

度为 30℃，膨胀 1 前的液体温度为 0℃，低压级压缩机的吸气过热

度为 5℃。

（1）请画出如图所示制冷系统的压焓图；

（2）中间压力取多少较为适宜；

（3）欲获得 10Rt（冷吨，1Rt≈3.86kW）的制冷量，请问高、

3

（4）该制冷循环的理论耗功率为多少 kW？

解：

P0 = 0.115MPa

⎩ Pk = 1.36MPa

（2）中间压力 Pm = P Pk = 0.115⨯1.36 = 0.395MPa

（3）中冷器热平衡 M rc = (h5 - h7 ) = M rb (h9 - h6 ),

Φ0

Mrc =

h1 - h8

M rb =

h5 - h7

h9 - h6

⋅ M rc

Q M rH = M rb + M rc = M rc (1+

h5 - h7

h9 - h6

) =

φ0

h1 - h8

(1+ 5

h9 - h6

)

实际输气量分别为

Vrl ' = M rc ⋅ν1

VrH = M rH ⋅ν 3

状态 9 与状态 2 混和得到总 3， M rl ⋅ h2 + M rb ⋅ h9 = (M rl + M rb ) ⋅ h3

（4）理论耗功率：

Pth⋅l = M rl (h2 - h1)

Pth⋅H = M rH (h4 - h3 )

3.1 在单级蒸气压缩制冷系统中，忽略冷凝器和蒸发器的沿程阻力

和局部阻力，已知：压缩机的电机频率为 50Hz 时的理论输气量

Vh = 0.1m

3

s

，容积效率ηv = 0.8, 压缩过程的指示效率ηi = 0.9 且

ηmηdηe = 0.85; 其它条件如图所示（图中1 → 2s 与 5 → 6s 为等熵压缩过程）

。计算回答下列问题：

（1）忽略蒸发器至压缩机之间的吸气管阻力，其制冷循环为

1→2→3→4→1。计算该系统的制冷量φ01 、电机输入功率 Pin1 、制冷

系数 ε1 。

（2）考虑蒸发器至压缩机之间的吸气管阻力，其制冷循环变为

5→6→3→4→1→5，设压缩机容积效率，指示效率以及电机及其传

动过程的综合效率不变，请问此时该系统的制冷量φ02 ，电机输入功

率 Pin2 以及制冷系数 ε 2 又各为多少？

（3）设压缩机的理论输气量正比于电机频率，欲使φ01 = φ02 ，请问

此时电机运行频率应调整为多少？

解：

（1 制冷量

φ01 =

Vn ⋅ηv

v1

⋅ q0 =

0.1⨯ 0.8

0.08

⨯ (h1 - h4 ) =

0.1⨯ 0. 8

0.08

⨯ (530 - 360) = 170kW

电机输入功率

Pin1 =

Pth1

ηiηmηdηe

=

M rh (h2s - h1)

0.85⨯ 0.9

=

1⨯ (570 - 530)

0.85⨯ 0.9

= 52.29kW

制冷系数 ε1 =

φ01

Pin1

=

170

52.29

= 3.25

（2 制冷量ϕ02 =

Vn ⋅ηv

v5

⋅ q0 = n

v5

0.1⨯ 0.8

0.1

M R2 =

ϕ02

h1 - h4

136

530 - 360

电机输入功率

Pin2 =

Pth2

ηiηmηdηe

=

M R2 (h6s - h5 )

ηiηmηdηe

=

0. 8⨯ (585 - 530 )

0.85⨯ 0.9

57.52kW

制冷系数 ε 2 =

φ02

Pin2

=

136

57.52

= 2.36

（3 1 理论输气量正比于电机效率 f、则制冷量正比于 f 、则

f1

50

=

170

136

⇒ f1 =

170

136

⨯ 50 = 62.5Hz

2

Vh2 ⋅ηv

v5

⋅ (h1 - h4 ) = 170

170 ⨯ 0.1

0.8(530 - 360)

f2

50

=

0.125

0.1

⇒ f2 = 62.5Hz

第三章

3-3

一台 R22 半封闭压缩机和两台蒸发器（蒸发温度不同）构成的制冷

装置原理如下图所示。如果忽略管道的压力损失和热损失，压缩机

的摩擦效率ηm = 0.90 、电机效率为ηe = 0.80 ，容积效率ηv 和指示效率

ηi 遗迹其他已知条件如下表所示。

（1）、请将该装置的制冷循环表示在 lgp-h 图上（要求各状态点与

原图一一对应）；

（2）、计算该制冷装置所采用压缩机的理论输气量ν h （ m3 / s ）；

（3）、压缩机的输入功率 pin (kw) 以及制冷系数 cop 各为多少？

（4）、如果采用两台独立制冷装置向不同蒸发温度区域供冷，

各已知条件均与图中相同，请计算这两台置的制冷系数 cop1 、 cop2 和

总耗电量 ∑ pm (kw) ；

（5）、根据上述计算结果，分析两类技术方案（第一类采用蒸

发压力调节阀制冷装置，第二类采用两台制冷装置）的特点。

2 1

冷凝器

贮液器

压缩机

3

4                      5             6

膨胀阀 1

蒸发压力调气阀

蒸发器 1

7

膨胀阀 2

蒸发器 2

8             9

单向阀

（1）、压焓图如下图所示，可得个状态点参数：

h3 = h4 = h7 = 235kJ / kg

h5 = h6 = 411kJ / kg

h8 = h9 = 400kJ / kg

h5 - h4 420 - 235

M r2 =

φ02

h8 - h7

14

400 - 235

1状态点是与状态点的混合状态点。

∴ M r1 ∙ h6 + M r2 ∙ h9 = (M r1 + M r2 ) ∙ h1

M r1 ∙ h6 + M r2 ∙ h9 0.038⨯ 420 + 0.085⨯ 400

M r1 + M r2 0.038 + 0.085

则在 lg p - h 图上涨到状态点 1，查得

ρ1 = 10kg / m3,则ν1 = 0.1m3 / kg; h2 = 451kJ / kg

(2)、制冷剂的体积流量为：

M n + M r2 0.038 + 0.085

ρ1 10

⎛ 1.352 ⎫

⎝ 0..2453 ⎭

3

s

v

ηr

0.0123

0.71

= 0.0173 m

3

s

（3）、有公式（1-29）得：

压缩机的电动机输入功率 pin =

pth

ηiηmηdηe

kw ； 取ηd =1

pth = M r (h2 - h1) = (0.038 + 0.085) ⨯ (451- 406) = 5.54kw

ηi = 0.948 - 0.0513⨯ (1.352 / 0.2453) = 0.67

5.54

0.67 ⨯ 0.90 ⨯ 0.80

制冷系数cop= 0 = = 1.83

pin 11.48

（4）、档采用两台独立制冷装置时：

h3 = h4 = 235kJ / kg; h5 = 420kJ / kg

h2 = 435kJ / kg; ρ5 = 20kg / m3

M r1 =

φ01

h5 - h4

7

420 - 235

pth = M r1(h2 - h5 ) = 0.038⨯ (435 - 420) = 0.57kw

ηi = 0.948 - 0.0513⨯ (1.352 / 0.498) = 0.81

pth 0.57

ηiηmηdηe 0.81⨯ 0.90 ⨯ 0.80

cop1 =

φ01

pin1

7

0.98

蒸发器 1

蒸发器 2

h3 = h7 = 235kJ / kg; h8 = h9 = 400kJ / kg

h2 = 445kJ / kg; ρ8 = 11kg / m3

M r2 =

φ01

h8 - h7

14

400 - 235

pth = M r2 (h2 - h8 ) = 0.085⨯ (445 - 400) = 3.83kw

ηi = 0.948 - 0.0513⨯ (1.352 0.2453) = 0.67

pth 3.83

ηmηiηdηe 0.80 ⨯ 0.67 ⨯ 0.90

cop2 =

φ02

pin2

14

7.94

总耗电量：p总 =pin1 + pin2 = 0.98 + 7.94 = 8.92kw

（5）、第一类采用蒸发压力调节阀制冷装置的总耗电量比第二类采

用两台制冷装置的高，性能系数比第二类蒸发器 2 的性能系数高些，

但比蒸发器 1 的性能系数低很多。

第四章

4-4 有一将 15℃的水冷却到 7℃的蒸发皿，制冷剂的蒸发温度为 5

℃，经过一段时间使用后，其蒸发温度降低至 0℃才能保证水的温度

为 7℃，请问蒸发皿的传热系数降低了多少？

解：

∆

空气调节用制冷技术部分课后题及答案