神奈川工科大学２０１４年６月２日講義用 演習問題 ２０１４年６月２日 東芝ライフスタイル（株） 長澤 敦氏 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved.! ４．冷凍サイクルの基礎 ①圧力の単位 ②熱量の単位 ③逆カルノーサイクル ④逆ランキンサイクル→モリエル線図 ⑤ＣＯＰとは Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 2 秘 冷凍サイクルの基礎 ①圧力の単位 ①圧力の単位 圧力 Ｐａ パスカル １（Ｐａ）＝１（Ｎ／ｍ２） 通常使用は １（ＭＰａ）＝１０６（Ｐａ） １（ｋｇｆ/ｃｍ２）＝９．８×１０４（Ｐａ） １（ＭＰａ）＝１０．１９７（ｋｇｆ/ｃｍ２ ） 大気圧＝０．１（ＭＰａ） 高圧ガス保安法では１（ＭＰａ）以上を高圧ガス と言う。 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 3 秘 冷凍サイクルの基礎 ①圧力の単位 そこで問題 私の車のタイヤの空気圧は何Ｐａですか？ 前輪規定空気圧 2.70 kgf/cm2 UNIMOG 406 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 有効数字を３桁とする。 4 秘 冷凍サイクルの基礎 ②熱量の単位 ②熱量の単位 動力（仕事） Ｗ ワット ｋＷ キロワット １（Ｊ/ｓ）＝１（Ｗ） １秒間に１ジュールの仕事 １（ｋＷ）＝３６００（ｋＪ/ｈ）＝８６０（ｋｃａｌ/ｈ） 熱量 同じ １（ｋｃａｌ）＝４．１８６（ｋＪ） １（Ｗ）＝０．８６（ｋｃａｌ） Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 5 秘 冷凍サイクルの基礎 ②熱量の単位 熱量 φ＝ｍ・ｃ・Δｔ （ｋＷ または ｋＪ/ｈ） ｍ：流量（ｋｇ/ｈ） ｃ：比熱（ｋＪ/ｈ・℃） ℃はＫでも可 Δｔ：温度差（℃） 伝熱（量） φ＝λ・Ａ・Δｔ/ℓ λ：熱伝導率（ｋＷ/ｍ・℃） Ａ：面積（ｍ２） Δｔ：温度差（℃） ℓ：厚さ（ｍ） Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 6 秘 冷凍サイクルの基礎 ②熱量の単位 そこで問題 熱量について お湯を左から右方向に流してます。 Ａ点からＢ点までに放熱する熱量は何ｋＷか？ 湯の流量 １０ｋｇ/ｈ ４０℃ 放熱 ３０℃ 比熱４．２（Ｊ／ｇ・℃） Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 7 秘 冷凍サイクルの基礎 ③逆カルノーサイクル １→２：気体を断熱圧縮し、温度を高める ３ 放熱 Ｐ ２→３：温度を一定に放熱しながら圧縮 ＴＨ ３→４：気体を膨張し温度圧力を下げる ２ 圧 力 ４→１：温度を一定に吸熱しながら膨張 ４ 冷却 吸熱 ＴＬ 体積 Ｖ ＴＨ＝37℃（310K） ＴＬ＝27℃（300K） １ 熱機関の逆、動力を投入して 熱エネルギーを低温から高温 に汲み上げる。 ＣＯＰ＝ＴL/（TH－TL） ＝300K/（310K－300K） ＝30 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 8 秘 冷凍サイクルの基礎 ④逆ランキンサイクル→モリエル線図 圧力 Ｐ[MPa] １→２：気体を断熱圧縮し、温度を高める 放熱 ２→３：温度を一定に放熱しながら圧縮 ＴＨ ３ ２ ３→４：気体を膨張し温度圧力を下げる ４→１：温度を一定に吸熱しながら膨張 圧縮 ４ 冷却 吸熱 ＴＬ １ エンタルピ ｈ[kJ/kg] ＴＨ＝凝縮温度 ＴＬ＝蒸発温度 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 9 秘 圧力 Ｐ[MPa] 冷凍サイクルの基礎 ３ ④モリエル線図 ２ 圧縮工程＝電力消費 加熱 放熱 ４ 加熱能力＝ｈ２－ｈ４ １ 冷却 吸熱 冷却能力＝ｈ１－ｈ４ 圧縮ｴﾈﾙｷﾞｰ＝ｈ２－ｈ１ ｈ４ ｈ１ ｈ２ エンタルピ ｈ[kJ/kg] Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 理論加熱効率 ＝（ｈ２－ｈ４）/（ｈ２－ｈ１） 10 秘 冷凍サイクルの基礎 ⑤ＣＯＰとは ⑤ＣＯＰとは Coefficient of Performance 成績係数 加熱または冷却能力を消費電力で割ったもの ＣＯＰ＝Ｑ／Ｌ Ｑ：冷却能力（加熱能力） ｋＷ Ｌ：消費電力 ｋＷ エアコンの場合 冷房、暖房能力と言う。 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 11 秘 冷凍サイクルの基礎 ⑤ＣＯＰとは 逆カルノーサイクルでのＣＯＰは理論上無限 大だが、現在家庭用エアコンは５～６程度。 だが、この２０年間で２倍以上に上がっている。 圧縮機、熱交換器、ＦＡＮ、モータが改善要素。 この辺の技術開発で各社競争をしている。 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 12 秘 演習問題 圧力 Ｐ[MPa] 下記冷凍サイクルの冷却ＣＯＰを算出 。理論値と実力値 両方求めよ。 ３ ２ 加熱 放熱 この冷凍サイク ルの消費電力は! ６００ Ｗ ４ 冷媒循環量は １ 冷却 吸熱 ｈ４=440! ５０ ｋｇ/ｈ ｈ１=600! ｈ２=640! ｴﾝﾀﾙﾋﾟh [kJ/kg] Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 13 秘 冷凍サイクルの基礎 ⑤ＣＯＰとは 用は１０００Ｗの消費電力で５０００Ｗの能力を得る 事ができる手品のようなシステム。 空気の温度を移動させるヒートポンプ。 外 内 Ｑ１ Ｑ２! ＣＯＰ＝Ｑ１／Ｑ２ 冷房 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 14 秘 問題 １．ヒートポンプの効率のことを何と言うでしょうか？ ①ＣＯＭ ②ＣＯＰ ③ＰＯＰ ２．ヒーポンとは何の略？ ①ヒートポンプ ②ヒーリングポンプ ③ヒートポンダー ３．エアコンの発明者は誰？ ①田中博士 ②キヤリア博士 ③オーティス博士 ４．実際の冷凍サイクルの状態を示す図の事をなんと言うか？ ①カルノー ②モリエル ③ディーゼル ５．圧力を表す単位は？ ①ｄＢ ②Ｐａ ③Ｋｇ／ｃｍ２ ６．一般にいわれている環境問題で以下の３つの中から正しくないものは ①地球温暖化 ②人口増加 ③生物多様性保全 ７．世界でエアコンが一年間に売られている数は ①１２００万台 ②３２００万台 ③７２００万台 Copyright © 2007 Toshiba Ｃａｒｒｉｅｒ Corporation. All rights reserved. 15
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