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空气在0.101MPa和293K下进入一个除节流过程外可逆的克劳特系统，被等温压缩到2.02MPa和233K，然后有70%的主流气分流到可逆绝热膨胀机中，其余空气则通过各级换热器在膨胀阀中膨胀到0.101MPa。假设膨胀功用来辅助压缩时的单位质量液体产品所需的净功。若该可逆克劳特系统用作制冷机，则制冷量为( )。

A.92kJ/kg压缩空气
B.95.7kJ/kg压缩空气
C.85.6kJ/kg压缩空气
D.62.8kJ/kg压缩空气

参考答案

参考解析
解析：由空气的压焓图查得：h1(0.101MPa，293K)=295kj/kgh2(2.02MPa，293K)-291kj/kgh3(2.02MPa，233K)=228kj/kghf(0.10MPa，饱和液体)=-126kj/kgs1(0.101MPa，293K)=6.83kj/(kg.K)S2(2.02MPa，293K)=5.95kj／(kg.K)S3(2.02MPa，223K)=5.71kj/(kg.K)假设为等熵膨胀，se=S3，于是在0.101MPa和98K时，he=97kj/kg。液化率可通过公式求出，式中x=qme／qm=0.7，将热力参数值代入后求得液化率为：y=(295-291)／(295+126)+0.7×[(228-97)／(295+126)]=0.227单位质量压缩空气通过膨胀机的膨胀功为：We/qm=x(h3-he)=0.7×(228-97)kj/kg=91.7kj/kg压缩机需用的压缩功为：-W/qm=T1(s1-s2)-(h1-h2)=[293×(6.83-5.95)-(295-291)]kj/kg=253.8kj/kg由于膨胀功被用于压缩过程，故压缩单位质量空气所需的净功为：-Wnet/qm=-W/qm-We／qm=[T1(S1-S2)-(h1-h2)]-x(h3-he)=[293×(6.83-5.95)-(295-291)-0.7×(228-97)]=162.11kj/kg则液化单位质量气体所需的净功为：-Wnet/qmf=162.11/0.227kJ/kg液空=714.1kJ／kg液空该系统单位制冷量可由公式求取Qo/qm=(h1-h2)+x(h3-he)=[(295-291)+0.7×(228-97)]kj/kg压缩空气=95.7kj/kg压缩空气
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