Задачи для самостоятельного решения

1. Холодильник, в котором реализован цикл Карно, работает в помещении с температурой 20 °C. Мощность холодильника 300 Вт. Определите тепловой поток из холодильника, если температура в охлаждаемой камере равна 5 °C.

2. Холодильник должен отводить в окружающую среду тепловой поток 5 кВт для того, чтобы температура в охлаждаемой камере была равна -10°С. Температура воздуха среды равна 20 °C. Определите мощность, потребляемую холодильником.

3. Рабочим телом холодильной установки является фреон-R 134а. До какого давления необходимо сжать в компрессоре рабочее тело, если температура окружающей среды равна 25 °C?

4. Холодильник должен поддерживать температуру-10°С в охлаждаемом объеме. Рабочим телом является фреон-К134а. Будет ли достаточным в испарителе давление 1,2—1,4 бар? Почему?

5. В идеальном цикле холодильной установки рабочим телом является фреон-R 134а. Температура хладагента в испарителе равна-15°С, температура в конденсаторе — 40 °C. Определите холодильный коэффициент и холодопроизводительность установки, если поток массы рабочего тела равен 35 г/с.

6. В рабочем цикле холодильной установки рабочим телом является фреон-R 134а. Давление перед компрессором равно 1,2 бар, а после него — 8,5 бар. Поток массы хладагента равен 40 г/с. Определите холодопроизводительность установки, мощность, потребляемую компрессором, и холодильный коэффициент. Считаем, что цикл является идеальным.

7. Рабочим телом в идеальном холодильном цикле Брайтона является воздух, который поступает в компрессор при давлении 1 бар с температурой -5°С с объемной скоростью 1,5 м³/с. Давление в компрессоре повышается в 3 раза, температура воздуха на входе в турбину равна 25 °C. Определите мощность, потребляемую компрессором, холодопроизводительность установки, холодильный коэффициент.

8. Решите предыдущую задачу, приняв во внимание, что изоэнтропные эффективности турбины и компрессора равны 0,85 и 0,8 соответственно.

9. Воздух является рабочим телом в идеальном холодильном цикле Стирлинга (обратный цикл Стирлинга). Перед началом изотермического сжатия воздух нагрет до 25 °C и находится при давлении 1 бар. Воздух сжимается в компрессоре в 6 раз, температура при изотермическом расширении составляет 120 К. Определите удельное количество теплоты, отводимой от газа при расширении, удельную работу цикла, холодильный коэффициент.

10. Кондиционер потребляет мощность 0,3 л.с., отводя при этом поток тепловой энергии в 600 Вт из помещения. Чему равен холодильный коэффициент кондиционера?

11. Кондиционер использует фреон-Ш34а в качестве рабочего тела и работает по идеальному парокомпрессионному циклу, поддерживая температуру в помещении 21 °C, при этом рабочее давление в конденсаторе равно 9 бар. Определите холодильный коэффициент установки, если температура рабочего тела в испарителе 19 °C.

12. Тепловой насос, отопительный коэффициент которого равен 7, используется для обогрева помещения. Величина теплового потока от теплового насоса равна 10 кВт. Оцените мощность, потребляемую электродвигателем теплового насоса.

13. Температура воздуха на улице 0 °C. До какой температуры можно нагреть помещение с использованием теплового насоса, работающего, но циклу Карно, отопительный коэффициент которого равен 8?

14. Тепловой насос поддерживает температуру в помещении на уровне 22 °C. При температуре на улице -10°С тепловой поток из помещения равен 90 МДж/ч. Определите минимальную мощность, потребляемую тепловым насосом.

15. Тепловой насос поддерживает температуру в помещении на уровне 20 °C. При температуре на улице -5°С тепловой поток из помещения равен 30 кВт. Достаточно ли мощности 5 кВт для того, чтобы обеспечить работу теплового насоса?

16. Хладагент R134a используется в качестве рабочего тела в тепловом насосе. Насыщенный пар поступает в компрессор с температурой 12 °C, температура рабочего тела на выходе из компрессора имеет значение 90 °C, давление — 20 бар. Определите изоэнтропную эффективность компрессора и отопительный коэффициент теплового насоса.

17. Чему равен коэффициент Джоуля — Томсона фреона-К134а при давлении 3 бар и температуре 25 °C?

18. Напишите реферат о применении тепловых насосов.

19. Напишите реферат о промышленных холодильных установках.

20. Напишите реферат о способах сжижения природного газа.