Giáo trình Nhiệt động lực học kỹ thuật - Bài tập chương 8: Chu trình thiết bị lạnh

Giaùo aùn moân Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät – 42 tieát

Nguyeãn Thò Minh Trinh

MOÄT SOÁ VÍ DUÏ

VD 8.1: (Ñeà thi cao hoïc 2003 )

Khoâng khí tröôùc khi ñi vaøo daøn laïnh coù t₁= 30⁰C, ₁= 80%. Sau khi ñi ra

khoûi daøn laïnh coù t₂= 17⁰C, d₂= 12 g hôi nöôùc/kg khoâng khí khoâ. Cho bieát löu

löôïng khoâng khí ñi qua daøn laïnh laø 5000 kg/h vaø aùp suaát khí quyeån laø 750 mmHg.

1. Xaùc ñònh entanpy I₁, I₂vaø ñoä aåm töông ñoái ₂

2. Tính naêng suaát daøn laïnh.

3. Giaû söû taùc nhaân laïnh ñi qua daøn laïnh laø R-22. Taùc nhaân laïnh vaøo daøn laïnh

laø baõo hoøa aåm coù ñoä khoâ 0,3 ôû nhieät ñoä 6⁰C, taùc nhaân laïnh ra khoûi daøn laïnh

laø hôi baõo hoøa khoâ. Xaùc ñònh löu löôïng taùc nhaân laïnh ñi qua daøn laïnh.

(Khoâng söû duïng soá lieäu töø ñoà thò khoâng khí aåm)

Giaûi

1. Xaùc ñònh caùc thoâng soá traïng thaùi cuûa khoâng khí aåm:

Traïng thaùi 1

t₁ 30⁰C



p_bh1 0,04241 bar

p_h1

₁

 p_h1 ₁.p_bh1 0,8.0,04241  0,033928 bar

p_bh1

750 mmHg = 1 bar

p_h1

d₁ 0,622.

p  p_h1

0,033928

 0,622.

 0,02184 kg/kg

1 0,033928

I₁ t₁d₁

2500  2t₁



 30 0,02184 .



2500  2.30  85,91 kJ/kg



Traïng thaùi 2

t₂17⁰C

17 15

20 15



p_bh2





0,02337  0,017041



 0,017041  0,0195726 bar

 47,408 kJ/kg

1.0,012

0,622  d₂0,622  0,012

I₂ t₂d₂

d₂ 0,622.

p_h2



2500  2t₂



17 0,012.

2500  2.17



p_h2

p.d₂

 p_h2



 0,0189274 bar

p  p_h2

0,0189274

₂



 0,967  96,7

%

p_bh20,0195726

2. Naêng suaát daøn laïnh:

5000

Q  G_kk

I₁ I₂







85,91  47,408  53,475 kW



3600

3. Xaùc ñònh thoâng soá cuûa taùc nhaân laïnh

t = 6⁰C

tra baûng R-22 baõo hoøa  i’ = 507,11 kJ/kg

i” = 706,44 kJ/kg

r = 199,33 kJ/kg

 R-22 vaøo daøn laïnh laø hôi baõo hoøa aåm:

Chöông 8: Chu trình thieát bò laïnh

Trang 1/7

Giaùo aùn moân Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät – 42 tieát

i₁= i’ + x.r = 507,11 + 0,3.199,33 = 566,91 kJ/kg

Nguyeãn Thò Minh Trinh

 R-22 ra khoûi daøn laïnh laø hôi baõo hoøa khoâ:

i₂= i” = 706,44 kJ/kg

Löu löôïng taùc nhaân laïnh ñi qua daøn laïnh:

Q

53,475

i₂i₁706,44 566,91

= 1379,7 kg/h

Q  G_R22



i₂i₁



 G_R22



 0,38325 kg/s

VD 8.2:

Moät chu trình maùy laïnh hoaït ñoäng giöõa nguoàn laïnh coù nhieät ñoä laø – 10⁰C vaø

nguoàn noùng coù nhieät ñoä 47⁰C, naêng suaát laïnh laø 100 kW. Haõy xaùc ñònh heä soá laøm

laïnh lôùn nhaát cuûa chu trình vaø coâng neùn caàn thieát töông öùng (HP).

Giaûi

 Chu trình Carnot ngöôïc chieàu.

 Heä soá laøm laïnh lôn nhaát maø

chu trình coù theå ñaït ñöôïc:

Q

2

T_N

= co

ns

Q₁

L

T_L

T_NT_L(273  47)  (273 10)

273 10

t

 



Nhaän

coâng

  4,614

 Coâng neùn caàn thieát töông öùng:

T_{L = co}

ns

t

Q

=1

1

00 k

Q₁

100

W

L 



 21,673 kW



4,614

1 HP = 0,7457 kW

21,673



L 

 29,064 HP

0,7457

VD 8.3:

Khaûo saùt maùy laïnh moät caáp laøm vieäc vôùi taùc nhaân laïnh laø R-22.

Traïng thaùi taùc nhaân laïnh ôû ñaàu ra cuûa thieát bò ngöng tuï laø loûng soâi ôû aùp suaát 22 bar.

Traïng thaùi taùc nhaân laïnh ôû ñaàu vaøo cuûa maùy neùn laø baõo hoøa khoâ ôû nhieät ñoä 5⁰C

Naêng suaát laïnh cuûa maùy laïnh laø 50000 Btu/h.

1. Xaùc ñònh naêng suaát nhaû nhieät cuûa thieát bò ngöng tuï [kW].

2. Cho bieát trong ñieàu kieän cuûa TP. Hoà Chí Minh, thieát bò ngöng tuï ñang khaûo

saùt thuoäc loaïi baèng gioù hay baèng nöôùc. Neâu lyù do vì sao coù ñöôïc nhaän xeùt ñoù?

Chöông 8: Chu trình thieát bò laïnh

Trang 2/7

Giaùo aùn moân Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät – 42 tieát

Nguyeãn Thò Minh Trinh

Giaûi

T

1. Xaùc ñònh thoâng soá traïng thaùi taïi caùc

K

ñieåm ñaëc tröng:

2

q₂

3

Ñieåm 1: Hôi baõo hoøa khoâ

t₁= 5⁰C

p₂= const

i₁= i” = 706,09 kJ/kg

s₁= s” = 1,7409 kJ/kgK

p₁= const

1

Ñieåm 2: Hôi quaù nhieät

p₂= 22 bar

4

q₁

x = 1

x = 0

s₂= s₁= 1,7409 kJ/kgK

s



1,7409 1,7216



i₂

742,44 732,58



 732,58  739,28 kJ/kg



1,75 1,7216



Ñieåm 3: Loûng soâi

p₃= p₂= 22 bar



22  21,714

22,202  21,714



i₃



571,17 569,74



 569,74  570,578 kJ/kg







22  21,714



t₃



56 55

 55  55,586 ⁰C





22,202  21,714

Ñieåm 4:

i₄= i₃= 570,587 kJ/kg

2. Xaùc ñònh löu löôïng taùc nhaân laïnh laøm vieäc trong heä thoáng:

1 kW = 3412 Btu/h

Q₀

50000

Q₀ G_R22



i₁i₄



 G_R22



 0,10815 kg/s

i₁i₄3412



706,09 570,587



3. Xaùc ñònh naêng suaát nhaû nhieät cuûa thieát bò ngöng tuï:

Q_k G_R22i₂i₃ 0,10815 739,28 570,587 18,244 kW









4. Trong ñieàu kieän cuûa TP. Hoà Chí Minh, thieát bò ngöng tuï ñang khaûo saùt thuoäc

loaïi giaûi nhieät baèng gioù.

Giaûi thích: Ta thaáy nhieät ñoä ngöng tuï cuûa R-22 khaù cao t_k= 55,586 ⁰C.

 Neáu bình ngöng giaûi nhieät baèng gioù, thì nhieät ñoä ngöng tuï cuûa taùc nhaân laïnh

thöôøng cao hôn nhieät ñoä trung bình cuûa khoâng khí vaøo vaø ra khoûi daøn ngöng

Chöông 8: Chu trình thieát bò laïnh

Trang 3/7

Giaùo aùn moân Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät – 42 tieát

Nguyeãn Thò Minh Trinh

khoaûng 8  10⁰C. ÔÛ TP.HCM nhieät ñoä trung bình cuûa khoâng khí vaøo vaø ra

khoûi daøn ngöng thöôøng khoaûng 45⁰C.

 Neáu bình ngöng giaûi nhieät baèng nöôùc, thì nhieät ñoä ngöng tuï cuûa taùc nhaân laïnh

thöôøng cao hôn nhieät ñoä trung bình cuûa nöôùc vaøo vaø ra khoûi bình ngöng

khoaûng 5⁰C. Thoâng thöôøng ôû TP.HCM nhieät ñoä trung bình cuûa nöôùc vaøo vaø ra

khoûi bình ngöng laø 35⁰C.

VD 8.4:

Khaûo saùt chu trình maùy laïnh moät caáp laø vieäc vôùi taùc nhaân laïnh laø R-22.

Nhieät ñoä ngöng tuï cuûa taùc nhaân laïnh laø 50⁰C, traïng thaùi cuûa taùc nhaân laïnh ra

khoûi daøn ngöng tuï laø loûng soâi.

Traïng thaùi taùc nhaân laïnh ñi vaøo maùy neùn laø baõo hoøa khoâ ôû nhieät ñoä 10⁰C.

Naêng suaát laïnh laø 5 kW

1. Xaùc ñònh entanpy, nhieät ñoä, aùp suaát taïi caùc ñieåm traïng thaùi.

2. Tính nhieät löôïng nhaû ra ôû daøn noùng vaø coâng caáp vaøo maùy neùn.

3. Xaùc ñònh löu löôïng cuûa khoâng khí ñi qua daøn ngöng tuï vaø ñoä aåm cuûa khoâng

khí ra khoûi daøn ngöng tuï. Cho bieát khoâng khí ñi vaøo daøn ngöng tuï coù nhieät

ñoä vaø ñoä aåm laàn löôït laø 30⁰C vaø 80%, khoâng khí ñi ra khoûi daøn ngöng tuï coù

nhieät ñoä laø 45⁰C.

4. Veõ ñoà thò logp-i töông öùng.

Giaûi

logp

1. Xaùc ñònh entanpy, nhieät ñoä, aùp suaát

taïi caùc ñieåm traïng thaùi:

Ñieåm 1: Hôi baõo hoøa khoâ

t₁= 10⁰C

K

3

2

p₁= p_s(t₁) = 6,811 bar

i₁= i” = 707,81 kJ/kg

s₁= s” = 1,7341 kJ/kgK

4

1

Ñieåm 3: Loûng soâi

t₃= 50⁰C

x = 0

x = 1

p₃= p_s(t₃) = 19,395 bar

i₃= 562,75 kJ/kg

i

Ñieåm 2: Hôi quaù nhieät

p₂= p₃= 19,395 bar

s₂= s₁= 1,7341 kJ/kgK

Tìm i₂vaø t₂töø coâng thöùc noäi suy

Ñieåm 4:

i₄= i₃= 562,75 kJ/kg

p₄= p₁= 6,811 bar

t₄= t₁= 10⁰C

Chöông 8: Chu trình thieát bò laïnh

Trang 4/7

Giaùo aùn moân Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät – 42 tieát

Nguyeãn Thò Minh Trinh

p = 18 bar

p = 19,395 bar

i, kJ/kg s, kJ/kgK

p = 20 bar

t, ⁰C

i,

kJ/kg

729,65 1,7278

s, kJ/kgK

i, kJ/kg s, kJ/kgK

60

t₂= 66,74

70

i_a= 727,1251 s_a= 1,71476 726,03

i₂= 733,6616 s₂= 1,7341

1,7091

738,96 1,7553 i_b= 736,8187 s_b= 1,74344 735,89

1,7383



19,395 18



i_a

726,03 729,65



 729,65  727,1251 kJ/kg



20 18





19,395 18



s_a

i_b

s_b



1,7091 1,7278



1,7278 1,714757 kJ/kgK



20 18





19,395 18



735,89 738,96



 738,96  736,8187 kJ/kg



20 18





19,395 18



1,7383 1,7553



1,7553 1,7434425 kJ/kgK



20 18





1,7341 1,714757

1,7434425 1,714757



i₂

736,8187 727,1251



 727,1251  733,6616 kJ/kg







1,7341 1,714757

1,7434425 1,714757



t₂

70 60



 60  66,74315 ⁰C





VD 8.5

Cho chu trình maùy laïnh moät caáp laøm vieäc vôùi taùc nhaân laïnh laø R-22.

Cho bieát R-22 bay hôi ôû nhieät ñoä t₀= 10⁰C vaø ngöng tuï ôû aùp suaát p_k= 16 bar. Hôi

huùt veà maùy neùn laø hôi baõo hoøa khoâ.

Daøn laïnh duøng ñeå laøm laïnh khoâng khí. Khoâng khí vaøo daøn laïnh coù t₁= 30⁰C,

₁= 70% vaø ra khoûi daøn laïnh coù t₂= 14⁰C. Löu löôïng khoâng khí qua daøn laïnh

G_kk= 18.10³kg/h.

Bình ngöng giaûi nhieät baèng nöôùc vôùi nhieät ñoä nöôùc vaøo t_n1= 25⁰C, nhieät ñoä nöôùc

ra t_n2= 31⁰C. Cho nhieät dung rieâng cuûa nöôùc laø c_pn= 4,18 kJ/kgK.

1. Bieåu dieãn chu trình treân ñoà thò T-s vaø logp-i,

2. Xaùc ñònh entanpy cuûa taùc nhaân laïnh taïi caùc ñieåm ñaëc tröng,

3. Xaùc ñònh heä soá laøm laïnh cuûa maùy laïnh ,

4. Xaùc ñònh coâng suaát cuûa maùy neùn [kW],

5. Xaùc ñònh naêng suaát laïnh cuûa maùy laïnh Q₀[kW] vaø löôïng nöôùc taùch ra khoûi

daøn laïnh [kg/h],

6. Xaùc ñònh naêng suaát giaûi nhieät cuûa bình ngöng Q_k[kW] vaø löu löôïng nöôùc

giaûi nhieät qua bình ngöng G_n[kg/h].

Chöông 8: Chu trình thieát bò laïnh

Trang 5/7

Giaùo aùn moân Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät – 42 tieát

Nguyeãn Thò Minh Trinh

VD 8.6:

Moät daøn laøm laïnh khoâng khí coù caùc thoâng soá ñöôïc bieát nhö sau: khoâng khí

vaøo coù löu löôïng theå tích V = 5000 m³/h, nhieät ñoä nhieät keá khoâ chæ t₁= 35⁰C, nhieät

ñoä nhieät keá öôùt chæ t_ö= 30⁰C, nhieät ñoä khoâng khí ra khoûi daøn laïnh t₂= 15⁰C vaø

₂= 80%. Ñoä taêng nhieät ñoä cuûa nöôùc laïnh sau khi ra khoûi daøn laïnh t_n= 5⁰C,

nhieät dung rieâng cuûa nöôùc c_pn= 4,18 kJ/kgK.

1. Tính naêng suaát laïnh cuûa daøn laïnh Q₀[kW]

2. Tính löu löôïng nöôùc laïnh vaø nöôùc ngöng tuï [kg/h]

3. Bieåu dieãn quaù trình khoâng khí aåm treân ñoà thi I-d vaø t-d.

Khi tính khoâng söû duïng soá lieäu tra töø ñoà thò I-d vaø t-d.

Laáy aùp suaát khí quyeån p_kq= 1 bar

VD 8.7:

Khoâng khí aåm tröôùc khi ñi vaøo daøn laïnh coù t₁= 32⁰C vaø ₁= 80%. Sau khi ra

khoûi daøn laïnh, ngöôøi ta thaáy t₂= t_ñs1– 10⁰C vaø ₂= 100%, trong ñoù t_ñs1laø nhieät ñoä

ñoïng söông öùng vôùi traïng thaùi khoâng khí tröôùc khi ñi vaøo daøn laïnh. Cho bieát löu

löôïng khoâng khí ñi qua daøn laïnh laø 7500m³/h.

1. Veõ bieåu dieãn quaù trình khaûo saùt treân ñoà thò I-d vaø t-d.

2. Xaùc ñònh naêng suaát lyù thuyeát cuûa daøn laïnh.

VD 8.8:

Không khi

cꢂ nhiꢃt đô

t₁= 25^oC, đô

3,5; năng suât thiêt bi ngưng tu

a. Năng suất lꢁnh Q₀

b. Nhiêt đô không khi

c. Lương nươc tach ra khỏi dꢄn lꢁnh trong 30 phꢆt.

́

ẩ

m có lưu lươ

m tương đối ₁= 60%. Mꢀy lꢁnh cꢂ hꢃ số lꢄm lꢁnh lꢄ  =

la Q_k= 4 kW. Xꢀc đꢅnh:

̣ ng G = 250g/s trướ c khi và o dà n lạ nh củ a 1 mꢀy lꢁnh

̣

̣ ẩ

́

̣

̀

̣

́ ra khỏ i dà n lạ nh.

̣

́

Cho pheùp tra soá lieäu töø ñoà thò khoâng khí aåm.

Giaûi

Q_o

1)  



N

Q_k Q_o

Q  3,11kW

N  0,89 kW







o



2) t₁= 25^oC



p_hmax1= 0,03166 bar

0,60,03166

10,60,03166

d₁ 0,622

 0,012 kg / kg

I₁= 25 + 0,012(2500 + 1,9325) = 55,7 kJ/kg

Chöông 8: Chu trình thieát bò laïnh

Trang 6/7

Giaùo aùn moân Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät – 42 tieát

Nguyeãn Thò Minh Trinh

Q_o

3,11

0,25

I₂ I₁

 55,7 

 43,252 kJ / kg

G_kk

Tra đô

Ta đươ

3) Ta co

VD 8.9

Khaûo saùt chu trình maùy laïnh moät caáp laøm vieäc vôùi R-22

Nhieät ñoä ngöng tuï: t_k= 47⁰C (p_k

18 bar)

6 bar)

̀

thi

c t₂= 15 ^oC, d₂= 10,7 g/kg

G_n= G_kkk(d₁– d₂). = 0,25

̣

không khi

́

â

̉

m theo I₂vꢀ ₂100%

̣

́

  

(0,012 – 0,0107) 30 60 = 0,585 kg



Nhieät ñoä bay hôi: t₀= 6⁰C (p₀



Nhieät ñoä hôi vaøo maùy neùn: t₁= 10⁰C

Löu löôïng R-22 löu ñoäng trong thieát bò laø 2500 kg/h

1. Bieåu dieãn chu trình laïnh treân ñoà thò T-s vaø logp-i

2. Xaùc ñònh entanpy taïi caùc ñieåm ñaëc tröng

3. Xaùc ñònh naêng suaát laïnh Q₀, naêng suaát ngöng tuï Q_k, coâng suaát maùy neùn L

vaø heä soá laøm laïnh cuûa chu trình.

4. Xaùc ñònh löu löôïng nöôùc giaûi nhieät qua bình ngöng G_n(kg/h), bieát cheânh

leäch nhieät ñoä nöôùc giaûi nhieät vaøo vaø ra khoûi bình ngöng laø 6⁰C

VD 8.10 (Ñeà thi HKI 06-07)

Cho chu trình laïnh nhö hình veõ, moâi chaát laøm vieäc trong heä thoáng laø R22

log p

R22

t_3' 38^oC

3’

2

16 bar

3

6^oC

1

4

- Tìm entanpy tꢁi caùc ñieåm 1,2,3,3’,4

- Nöôùc ñi qua thieát bò bay hôi nhieät ñoä bieán ñoåi töø 12⁰C coøn 7⁰C. Löu löôïng

nöôùc G_n= 18 m³/h.

Xaùc ñònh: naêng suaát laïnh Q₀[kW], heä soá laøm laïnh , naêng suaát bình ngöng

Q_k[kW], coâng suaát maùy neùn N[kW]

----------o0o----------

Chöông 8: Chu trình thieát bò laïnh

Trang 7/7

Giáo trình Nhiệt động lực học kỹ thuật - Bài tập chương 8: Chu trình thiết bị lạnh - Nguyễn Thị Minh Trinh