R 410A 液噴射弁使用の理論冷凍サイクル冷凍装置
平成24年度と同等の問題です。
第一種冷凍 令和6年度 問2 液噴射弁使用の理論冷凍サイクル冷凍装置
ただし、圧縮機の機械的摩擦損失仕事は吐出しガスに熱として加わるものとする。また、配管での熱の出入りおよび圧力損失はないものとする。
（20点）
（運転条件）
圧縮機の断熱圧縮後の吐出しガスの比エンタルピー h2 ＝ 481 kJ/kg
膨張弁および液噴射弁の直前の液の比エンタルピー h3 ＝ 241 kJ/kg
蒸発器出口蒸気の比エンタルピー h5 ＝ 450 kJ/kg
(1) この冷凍装置の理論冷凍サイクルを解答用紙のp－h線図上に描き、点1から点6の各状態点を図中に記入せよ。
問(1)の解答用紙のp-h線図
(2) 圧縮機吸込み蒸気の比エンタルピー h1（kJ/kg）を求めよ。
(3) この冷凍装置の理論成績係数 (COP)th.R を求めよ（小数点以下第2位までとする）。
(1) この冷凍装置の理論冷凍サイクルを解答用紙のp－h線図上に描き、点1から点6の各状態点を図中に記入せよ。
問(1)p-h線図の解答図
【参考】液噴射弁冷凍サイクル冷凍装置
液噴射弁使用サイクル（補足説明）
- 膨張弁手前の高圧液冷媒（点3）を液噴射弁で絞り膨張させ、その冷媒が（点6）蒸発器出口で混合され圧縮機へ吸い込まれ（点1）ます。
- 注意、蒸発器の手前（点4）の比エンタルピーは、噴射弁出口（点6）と同じです。（点4）と（点6）がいまいちわからない人は、p-h線図をよ～く見てください。液噴射弁と膨張弁の入口出口の比エンタルピーは変化しません。
- （点5）の過熱度の大きなガスが圧縮機に吸い込まれて吐出しガス温度が高くなるのを防止するため、吸込み蒸気に液冷媒を噴射させています。
- （点1）では、蒸気の過熱度は小さくなり圧縮機に吸い込まれていきます。
(2) 圧縮機吸込み蒸気の比エンタルピー h1（kJ/kg）を求めよ。
液噴射混合点を a とします。
液噴射弁サイクル混合点 a 説明図"
混合点 a の熱収支式を作ります。左辺に出るもの、右辺に出るものとしましょう。
qph1 ＝ 0.10 × qph6 ＋ 0.90 × qph5
qp を消しましょう。
h1 ＝ 0.10 × h6 ＋ 0.90 × h5
ここに、h3 ＝ h6
h1 ＝ 0.10 × h6 ＋ 0.90 × h5
＝ 0.10 × 241 ＋ 0.9 × 450
＝ 24.1 ＋ 405 ＝ 429.1
≒ 429
答え h1 ＝ 429 (kJ/kg)
(3) この冷凍装置の理論成績係数 (COP)th.R を求めよ（小数点以下第2位までとする）。
設問の理論成績係数は以下の式で求められる。
(COP)th.R ＝ Φo / pth
＝ 0.90 × qp(h5 － h4) / qp(h2 － h1)
ここで、qpが消えます。および、h3 ＝ h4
(COP)th.R ＝ 0.90 × (h5 － h3) / (h2 － h1)
＝ 0.90 × (450 － 241) / (481 － 429)
＝ 188.1 / 52 ＝ 3.6173076
≒ 3.62 （小数点以下第2位まで）
答え (COP)th.R ＝ 3.62
👉 ポイント
- 液噴射弁使用の理論冷凍サイクルのp－h線図を描けるか。
- 液噴射混合点の熱収支を用いて不明な比エンタルピーを導き出せるか。
ご健闘をお祈りします。
訂正箇所履歴
【2025(R07)/01/10 新設】
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