Transcript ヒートポンプ演習
ヒートポンプ演習 • 冷媒-134aを用いたヒートポンプが，熱源として 8℃の地下水を用いて家を暖房する．この家から は60,000kJ/hの割合で熱が失われる．冷媒は 280kPa，0℃でコンプレッサーに入り，1MPa， 60℃で出る． (a)ヒートポンプへの入力動力 (b)水から単位時間当たりに吸収する熱量 (c)ヒートポンプの代わりに電熱ヒーターを用いる とした場合の消費電力の増加量を求めよ 空気調和 • 大気は水蒸気含む – 乾き空気＋水蒸気 – 一方（水蒸気）は温度によって，相変化を伴う • 日常の冷暖房や生産プロセスの環境管理 – 温度だけでなく，湿度（相変化物質）のコント ロールが重要 乾き空気と大気のエンタルピー • 乾き空気は理想気体（前提） エンタルピーは温度の関数 h dry C p T 1.005 [kJ/(kg ÞC]T [ÞC] • 水蒸気も理想気体（次の図） P Pa Pv • 水蒸気のエンタルピー h v (T , low P ) h g (T ) h g (T ) 2501 .3 1.82 T (kJ/kg) T in ÞC 水蒸気 の状態線図 T S 空気の絶対湿度 • 絶対湿度 absolute humidity, specific humidity mv (kg water vapor / kg dry air) ma mv ma p v V /( R v T ) p aV /( R a T ) pv / Rv pa / Ra 0.622 pv pa 0.622 p v p pv pv 水蒸気分圧（蒸気圧），pa 乾き空気分圧 空気の相対湿度 • 相対湿度 ある温度，圧力において，水蒸気を最大限ふくむ 空気を飽和空気と呼ぶ 相対湿度とは，飽和空気の水分量 mg に対する 実際に含まれる水蒸気量 mv の比 mv mg p vV / R v T p gV / R v T pv pg p g p sat @ T p (0.622 ) p g , 0.622 p g p pg 大気のエンタルピー • 大気の全エンタルピー H H a H v m aha m v hv • 大気の比エンタルピー – 乾き空気 1 kg あたり（大気 1 kg あたり）の全エンタ ルピー H mv h ha hv ha hv ha hg ma ma h H ma mv 練習問題 図説応用熱力学（オーム社）例題6-1 • 5 m × 5 m × 3 m の部屋が，相対湿度 75%の25℃，100 kPa の空気で満たされ ている． (a) 乾き空気の分圧 (b) 空気の絶対湿度 (c) 乾き空気の単位質量あたりの，空気の エンタルピー (d) この部屋の乾き空気と水蒸気の質量を 求めよ 露点温度 • 露点温度とは，空気が一定圧力のもと冷やされ るときに，凝縮の始まる温度と定義される 練習問題 図説応用熱力学（オーム社）例題6-2 • 寒い日には，家の窓の内側表面にしばし ば凝縮が起こる．それは，窓の近くの空気 の温度が低くなっているからである．部屋 の中の温度は20℃で相対湿度は 75% で ある．窓の温度がいくらになると，空気中 の水分が窓の内側表面で凝縮を始める か？ • 湿度の測定 – 入り口で飽和していな い空気 – 出口で飽和空気 – 蒸発による温度低下 ↓ • 断熱飽和過程 断熱飽和温度 断熱飽和過程 • 質量保存の法則 mÝa1 mÝa 2 mÝa mÝw 1 mÝf mÝw 2 mÝf mÝa ( 2 1 ) • エネルギー保存則 mÝa1 h 1 mÝf h f 2 mÝa 2 h 2 mÝa1 h 1 mÝa ( 2 1 ) h f 2 mÝa 2 h 2 h 1 ( 2 1 ) h f 2 h 2 • よって (c p T1 1 h g1 ) ( 2 1 ) h f 2 (c p T2 2 h g 2 ) 1 • 一方 2 c p (T2 T1 ) 2 h fg 2 h g1 h f 2 0.622 p g 2 p2 pg2 2 100 % 湿球温度と振動乾湿計 • １気圧（101.325 kPa）における大気の乾球温度と湿球温 度が，振動乾湿計によってそれぞれ25℃と15℃と測定さ れた．空気の (a) 絶対湿度と (b) 相対湿度，および (c) エンタルピーを求めよ