4-6. 증발압력 320 kPa, 응축압력 1000 kPa인 냉동사이클에서 증발기 출구 건도 1, 응축기출구 건도 0이며, 과열도 5℃, 압축기 단열효율이 0.6(60%)일 때, 다음 항목을 구하시오.

 

제공된 열역학적 특성표를 사용하여 냉동 사이클의 성능 계수(COP)와 압축기 출구에서의 냉매 온도를 계산하는 문제입니다.

주어진 조건은 다음과 같습니다:

• 증발 압력: 320 kPa
• 응축 압력: 1000 kPa
• 증발기 출구 건도: 1 (포화 증기)
• 응축기 출구 건도: 0 (포화 액체)
• 과열도: 5∘C (증발기 출구를 나온 냉매가 압축기로 들어가기 전에 5∘C만큼 과열됨)
• 압축기 단열 효율: 0.6(60%)
• 열손실은 없으며, 증발 및 응축 과정은 등압 과정입니다.
• 표에 없는 값은 선형 보간법을 이용합니다.

각 지점에서의 엔탈피(h)와 엔트로피(s)를 결정해야 합니다.

1. 압축기 입구
2. 압축기 출구 (단열 과정 가정 시) 2a. 압축기 출구 (실제 과정)
3. 응축기 출구
4. 증발기 입구 (교축 과정 후)

상태점 1: 압축기 입구

증발기 출구에서 냉매는 320 kPa의 포화 증기 상태입니다. 포화상태량표에서 320 kPa일 때 포화온도는 2.46∘C입니다. 여기에 5∘C 과열되므로 압축기 입구 온도 T1​=2.46∘C+5∘C=7.46∘C입니다. 과열증기 상태량표 (320 kPa)에서 T1​=7.46∘C일 때의 엔탈피 h1​과 엔트로피 s1​을 선형 보간법으로 구합니다.

5∘C일 때: h=254.18 kJ/kg, s=0.9384 kJ/kg⋅K

10∘C일 때: h=258.70 kJ/kg, s=0.9545 kJ/kg⋅K

상태점 2s: 압축기 출구 (등엔트로피 과정)

P2s​=1000 kPa, s2s​=s1​=0.9463212 kJ/kg⋅K

과열증기 상태량표 (1000 kPa)에서 s2s​에 해당하는 h2s​를 선형 보간법으로 구합니다.

40∘C (s=0.9180 kJ/kg⋅K)일 때: h=271.73 kJ/kg

50∘C (s=0.9526 kJ/kg⋅K)일 때: h=282.76 kJ/kg

 

상태점 2a: 압축기 출구 (실제 과정)

상태점 3: 응축기 출구

P3​=1000 kPa, 포화 액체 (건도 0)

포화상태량표 (1000 kPa)에서 h3​=hf​=107.34 kJ/kg

 

상태점 4: 증발기 입구

교축 과정이므로 h4​=h3​=107.34 kJ/kg

1) 냉동사이클의 성적계수(COP)

 

2) 압축기 출구의 냉매온도(T2a​, ∘C)

 

최종 답변:

1. 냉동사이클의 성적계수(COP): 3.67
2. 압축기 출구의 냉매온도(∘C): 63.4∘C