AAAAAAAAAA（管理人）に質問・要望等がございましたらこちらへ - 1090600359

132：メガパスカル：2006/11/22(水) 12:45:56: ※１冷学識の問２の回答案の１例(自己責任にてよろしく)

問題概略：圧縮機吸込み蒸気の過熱防止のため、
凝縮器出口冷媒の一部を吸込み蒸気に噴射して過熱度を抑えるR22冷凍装置。

（サイクル：1→圧縮機→2→凝縮器→受液器→3→膨張弁→4→蒸発器→5→1→圧縮機）
□□□□□□ □□□□□?□□□□□□□□（3→液噴射弁→6→ → → →1）

圧縮機吐出しガスの比エンタルピーｈ2＝450kJ/kg
膨張弁および液噴射弁直前の冷媒液の比エンタルピーｈ3＝245kJ/kg
蒸発器出口冷媒蒸気（冷媒液噴射前）の比エンタルピーｈ5＝415kJ/kg

(1)冷凍サイクルをp-h線図上に示し、点１～点６の各状態点を図中に記入せよ。

膨張弁では、冷媒液がエンタルピー一定の絞り膨張をするので、
その前後(3,4)では圧力が減少するが、エンタルピー値は同じ。
同様に液噴射弁の前後(3,6)でも圧力が減少するが、エンタルピー値は同じ。
低圧側には圧力調整弁等は無いことから、低圧側の機器配管(4,5,6,1)は全て同じ圧力値。
蒸発器出口(5)の過熱蒸気が、液噴射弁出口(6)の冷媒と混ざって少し冷やされ、
圧縮機吸込み口(1)の蒸気となるため、下図のとおり。

･･3+------------+2
･･･|･･･････････/
･･･|･･････････/
･･･|･････････/
･･･|････････/
･･4+-------+-+5
･･･6･･･････1

(2)凝縮器出口冷媒液量の10%を圧縮機吸込み蒸気に噴射して運転を行った。
装置の成績係数(ＣＯＰ)はいくらか、計算式を示して答えよ。

圧縮機の圧縮軸動力Ｐ(kW)と蒸発器の冷凍能力Φ(kW)とを求める必要がある。
全冷媒循環量をｑmr[kg/s]、
圧縮機吸込み蒸気の比エンタルピーをｈ1[kJ/kg]
圧縮機吐出し蒸気の比エンタルピーをｈ2[kJ/kg]とすると、
Ｐ(kW)＝ｑmr＊(ｈ2－ｈ1)

凝縮器出口冷媒液量のｎ％を液噴射弁から噴射するものとして、
膨張弁を経て、蒸発器を通る冷媒量は（１－n/100）＊ｑmr
蒸発器入口の冷媒の比エンタルピーをｈ4[kJ/kg]
蒸発器出口の蒸気の比エンタルピーをｈ5[kJ/kg]とすると、
Φ(kW)＝（１－n/100）＊ｑmr＊(ｈ5－ｈ4)

∴(ＣＯＰ)＝Φ(kW)／Ｐ(kW)＝（１－n/100）＊ｑmr＊(ｈ5－ｈ4)／ｑmr＊(ｈ2－ｈ1)
　　　　＝（１－n/100）＊(ｈ5－ｈ4)／(ｈ2－ｈ1)
ｈ2＝450kJ/kg、ｈ3＝245kJ/kg、ｈ5＝415kJ/kgは与えられており、
またｈ4＝ｈ3であるため、あとはｈ1を求めればよい。

液噴射弁出口冷媒の比エンタルピーをｈ6[kJ/kg]とする。
圧縮機吸込み配管部に蒸発器出口、液噴射弁出口から流入するエンタルピーはそれぞれ、
（１－n/100）＊ｑmr＊ｈ5、（n/100）＊ｑmr＊ｈ6　。
圧縮機吸込み配管部から流出するエンタルピーは、ｑmr＊ｈ1
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
（１－n/100）＊ｑmr＊ｈ5＋（n/100）＊ｑmr＊ｈ6＝ｑmr＊ｈ1
∴ｈ1＝（１－n/100）＊ｈ5＋（n/100）＊ｈ6
　　＝（１－n/100）＊ｈ5＋（n/100）＊ｈ3　(∵ｈ6＝ｈ3)

したがって
(ＣＯＰ)＝（１－n/100）＊(ｈ5－ｈ4)／(ｈ2－ｈ1)
　　　＝（１－n/100）＊（ｈ5－ｈ3）／｛ｈ2－（１－n/100）＊ｈ5－（n/100）＊ｈ3｝
　　　＝（１－10/100）＊（415－245）／｛450－（１－10/100）＊415－（10/100）＊245｝
　　　＝２．９４

こんな感じだと思う。