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130：メガパスカル：2006/11/22(水) 08:23:01: ※１冷学識の問１の回答案の１例(自己責任にてよろしく)

問題概要：R22を冷媒とする二段圧縮二段膨張冷凍装置。
（高段側：3→高段圧縮機→4→凝縮器→受液器→5→膨張弁→6→中間冷却器→3→）
（低段側：1→低段圧縮機→2→放熱器→3'→中間冷却器→7→膨張弁→8→蒸発器→1→）
低段側の冷媒循環量はｑmro＝0.2kg/s

5+----------+4
| /
| /
| /
| /3'
7+-+-----+-+-+2
| 6 3 /
| /
| /
8+-------+1

各状態点における比エンタルピー
ｈ1＝400kJ/kg ｈ2＝440kJ/kg ｈ3'＝420kJ/kg ｈ3＝405kJ/kg ｈ4＝435kJ/kg
ｈ5＝ｈ6＝230kJ/kg ｈ7＝ｈ8＝200kJ/kg

(1)冷凍能力Φo(kW)を求めよ。
冷凍能力は蒸発器前後の比エンタルピーと、蒸発器を通過する冷媒循環量で決まる。
Φo(kW)＝ｑmro＊(ｈ1－ｈ8)＝0.2[kg/s]＊(400－200)[kJ/kg]＝４０[kJ/s]＝４０[kW]

(2)高段側の冷媒循環量ｑmrk(kg/s)を求めよ。
中間冷却器に高段側、低段側から流入する各エンタルピーは、ｑmrk＊ｈ6、ｑmro＊ｈ3'、
流出するエンタルピーはそれぞれ、ｑmrk＊ｈ3、ｑmro＊ｈ7、
流入エンタルピーの合計と流出エンタルピーの合計とは等しいため
ｑmrk＊ｈ6＋ｑmro＊ｈ3'＝ｑmrk＊ｈ3＋ｑmro＊ｈ7
∴ｑmrk＝ｑmro＊(ｈ3'－ｈ7)／(ｈ3－ｈ6)
　　＝0.2[kg/s]＊(420－200)／(405－230)＝０．２５１[kg/s]

(3)圧縮機の総理論圧縮軸動力Ｐth(kW)を求めよ。
低段側圧縮機の理論圧縮軸動力は、ｑmro＊(ｈ2－ｈ1)、
高段側圧縮機の理論圧縮軸動力は、ｑmrk＊(ｈ4－ｈ3)
これらを合わせて、
Ｐth(kW)＝ｑmro＊(ｈ2－ｈ1)＋ｑmrk＊(ｈ4－ｈ3)
　＝ｑmro＊(ｈ2－ｈ1)＋{ｑmro＊(ｈ3'－ｈ7)／(ｈ3－ｈ6)}＊(ｈ4－ｈ3)
　＝ｑmro＊{(ｈ2－ｈ1)＋(ｈ3'－ｈ7)／(ｈ3－ｈ6)＊(ｈ4－ｈ3)}
　＝0.2[kg/s]＊{(440－400)＋(420－200)／(405－230)＊(435－405)}
　＝１５．５[kg/s]＝１５．５[kW]

(4)理論成績係数(ＣＯＰ)thを求めよ。
(ＣＯＰ)th＝Φo(kW)／Ｐth(kW)＝40／15.5＝２．５８

こんな感じで。

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