制冷原理與設(shè)備第四章習(xí)題解答[共9頁]

1、制冷原理與設(shè)備第四章思考題與習(xí)題一、思考題1. 為什么單級壓縮制冷壓縮機(jī)的壓力比一般不應(yīng)超過810？答：采用單級壓縮式制冷循環(huán)，在常溫冷卻條件下能夠獲得的低溫條件有限。制約因素是單級壓力比和排氣溫度。對于往復(fù)式壓縮機(jī)，影響是三方面的：（1）實(shí)際壓縮機(jī)存在余隙容積，壓力比升高，壓縮機(jī)的容積效率下降（極限情況下容積效率下降到0，系統(tǒng)中制冷劑無法循環(huán)）。（2）壓縮比增高，壓縮過程不可逆損失增加，壓縮機(jī)效率降低，造成制冷量和制冷系數(shù)下降。（3）壓縮機(jī)排氣溫度上升，會超過允許的限值。從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面綜合考慮，對氟利昂類和氨的單級壓力比規(guī)定分別不得超過10和8.對于回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，單級壓力比增大雖不

2、至太多地影響容積效率，但排氣溫度過分升高也是不允許的。對于離心式壓縮機(jī)，單級葉輪可以達(dá)到的壓力比取決于輪周速度和制冷劑的相對分子質(zhì)量。通常單級壓縮的壓力比只能達(dá)到34。2. 雙級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的形式有哪些？答：（1）一級節(jié)流、中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán) （2）一級節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)（3）兩級節(jié)流、中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)（4）兩級節(jié)流、中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)3. 一級節(jié)流與二級節(jié)流相比有什么特點(diǎn)？中間不完全冷卻與中間完全冷卻相比又有什么特點(diǎn)？（1）一級節(jié)流與二級節(jié)流一級節(jié)流指制冷劑液體從冷凝壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓力時，只經(jīng)過一次節(jié)流。一級節(jié)流，壓降大，節(jié)流

3、后的閃蒸汽多，制冷量小。循環(huán)的能量指標(biāo)沒有二級節(jié)流的好，但它具有下面特點(diǎn)：可以依靠高壓液態(tài)制冷劑的壓力，供液給較遠(yuǎn)或多層冷庫較高的蒸發(fā)器。進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑液體，不與中間冷卻器中的液態(tài)制冷劑直接混合，這可減少冷凍機(jī)油進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的傳熱性能提高。蒸發(fā)器和中間冷卻器分別供液，便于操作控制，有利于制冷系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 二級節(jié)流指制冷劑液體從冷凝壓力節(jié)流到蒸發(fā)壓力時，經(jīng)過二次節(jié)流。二級節(jié)流的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于一級節(jié)流。并且可以獲得兩種不同的蒸發(fā)溫度。第二次節(jié)流前為中間壓力下的中溫液體，所以單位質(zhì)量制冷量比一級節(jié)流大，循環(huán)的能量指標(biāo)提高。由于中間冷卻器內(nèi)夾帶的潤滑油與液態(tài)制冷劑一起在第二次節(jié)流時進(jìn)入蒸發(fā)器

4、，使蒸發(fā)器的傳熱性能降低。中間冷卻器出來的液態(tài)制冷劑由于溫度和壓力比較低，在輸液管道中有可能吸熱蒸發(fā)，產(chǎn)生冷量損失。二級節(jié)流每只節(jié)流閥的壓降小許多，相同流量下要求用大口徑的節(jié)流閥，同時要保證兩只節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)。另外由于第二只節(jié)流閥前制冷劑液體溫度較低且無過冷，很容易出現(xiàn)閥前的閃蒸問題。為簡化系統(tǒng)和便于操作控制，廣泛采用一級節(jié)流。二級節(jié)流不適用于活塞式和螺桿式壓縮機(jī)；二級節(jié)流應(yīng)用于離心式壓縮機(jī)。（2）中間完全冷卻與中間不完全冷卻中間完全冷卻指低壓級排氣冷卻到中間壓力下的飽和狀態(tài)；中間不完全冷卻低壓級的排氣不冷卻到飽和狀態(tài)。中間不完全冷卻循環(huán)的制冷系數(shù)要比中間完全冷卻循環(huán)的制冷系數(shù)小 ；（這

5、是因?yàn)樵谄渌鼦l件相同情況下中間不完全冷卻循環(huán)的功耗大。）中間不完全冷卻循環(huán)的中間冷卻器結(jié)構(gòu)簡單尺寸小。4. 雙級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)制冷劑與循環(huán)形式如何選擇？答：（1）雙級壓縮多使用中溫制冷劑這樣可以保證低壓級的蒸發(fā)壓力不致太低；高壓級冷凝壓力不致過高。（2）中間冷卻方式選擇與制冷劑種類有關(guān)。中間不完全冷卻循環(huán)適用于希望壓縮機(jī)吸氣具有一定的過熱度，等熵指數(shù)小，對回?zé)嵊欣闹评鋭?；中間完全冷卻循環(huán)適用于，壓縮過程溫升較大，回?zé)岵焕闹评鋭┤绨敝评鋭０敝评鋭┎捎秒p級壓縮一級節(jié)流中間完全冷卻循環(huán)；氟利昂類制冷劑（R22、R12、R502）采用雙級壓縮一級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)。5. 雙級蒸氣壓縮式制

6、冷循環(huán)需要確定的主要工作參數(shù)有哪些？答： 、（低壓級吸氣溫度）。6. 如何確定最佳中間壓力？答：制冷系數(shù)最大原則去選取中間壓力最佳中間壓力。具體步驟為：1）確定冷凝壓力PK 和蒸發(fā)壓力P0 ，按 求得一個近似值，查表得到對應(yīng)的中間溫度tm ；2）在該 tm值的上下按一定間隔選取若干個中間溫度；3）對每一個 tm 值進(jìn)行循環(huán)的熱力計算，求得該循環(huán)下的制冷系數(shù)；4）繪制F(tm)曲線，找到的最大值，由該點(diǎn)對應(yīng)的中間溫度即為循環(huán)的最佳中間溫度（即最佳中間壓力）。7. 蒸發(fā)溫度、冷凝溫度以及容積比的變化對中間壓力各有何影響？（1）當(dāng)蒸發(fā)溫度（壓力）變化時：冷凝溫度（壓力）不變。隨這蒸發(fā)壓力（溫度）的增

7、高，中間壓力隨著升高。這是由于低壓級的壓縮比減少，輸氣系數(shù)增加，低壓級排入中間冷卻器的氣體量逐漸增加，引起中間壓力升高。反之，蒸發(fā)壓力降低，則中間壓力下降。（2）當(dāng)冷凝溫度（壓力）變化時：蒸發(fā)溫度（壓力）不變。隨這冷凝壓力（溫度）的升高，則中間壓力增高。這是由于高壓級的壓縮比增大，輸氣系數(shù)減小，使高壓級吸氣量減少，中間冷卻器內(nèi)氣體量逐漸增多，中間壓力升高。反之冷凝壓力降低，中間壓力降低。（3）高、低壓級容積比的變化：當(dāng)蒸發(fā)壓力（溫度），冷凝壓力（溫度）不變時。改變高、低壓級的容積比值，則中間壓力發(fā)生相應(yīng)的變化，如增加低壓級的容積或減少高壓級的容積都會減小容積比，則中間壓力相應(yīng)升高，反之，則中間

8、壓力降低。 8. 什么是復(fù)疊式制冷循環(huán)？為什么要采用復(fù)疊式制冷循環(huán)？ 答：復(fù)疊式制冷循環(huán)是用兩種或兩種以上不同的制冷劑，由兩個或兩個以上單級（也可以是雙級）組合而成。它適用于-80-130的低溫裝置。采用復(fù)疊式制冷原因：受到制冷劑本身物理性質(zhì)的限制蒸發(fā)溫度受制冷劑凝固點(diǎn)的限制: 當(dāng)蒸發(fā)溫度低于-70時，氨制冷劑會受到凝固點(diǎn)的限制（氨凝固點(diǎn)-77.7）蒸發(fā)溫度必須高于制冷劑的凝固點(diǎn)。蒸發(fā)壓力過低，容易滲入空氣；蒸發(fā)壓力過低，單位容積制冷量下降:低壓時，氣態(tài)制冷劑的比容很大，單位容積制冷能力很小，要求壓縮機(jī)的體積流量很大。 復(fù)疊式制冷循環(huán)不僅可以用不同的制冷劑，還可以用不同的制冷方式。雖然效率低，

9、但能使系統(tǒng)簡化。 二、習(xí)題41 某冷庫需要建設(shè)一套兩級壓縮制冷裝置，擬采用R22為制冷劑。設(shè)計條件為Q0150kW，tk40(不采用水過冷)，t040，使用有回?zé)崞鞯闹虚g不完全冷卻循環(huán)，中間冷卻溫差t14，回?zé)崞鳠岫藴夭顃28，假定循環(huán)的中間溫度tm5。試進(jìn)行循環(huán)性能指標(biāo)計算，并選配合適的制冷壓縮機(jī)。解：1、畫壓焓圖，確定狀態(tài)參數(shù) （1） ，查表：bar， ； ，查表：bar, ； ，查表：bar，； ，查表：； ；查表：（2）根據(jù)回?zé)崞髌胶怅P(guān)系：（3）由和bar查壓焓圖：，（4）由和bar查壓焓圖：2、循環(huán)性能指標(biāo)計算（1）單位制冷量 （2）低壓級質(zhì)量流量 （3）低壓級體積流量 （4）低壓級

10、流量輸氣量 （5）高壓級質(zhì)量流量 （6）確定2s點(diǎn)（7）高壓級吸氣狀態(tài)點(diǎn)4點(diǎn)的確定 由和確定4點(diǎn)查壓焓圖：，由和查壓焓圖：（8）高壓級理論輸氣量 （9）低壓級單位功 （10）低壓級功率 低壓級軸功率：（11）高壓級單位功 （12）高壓級軸功率 （13）理論循環(huán)制冷系數(shù) （14）實(shí)際制冷系數(shù) （15）冷凝熱負(fù)荷 (16)回?zé)崞鳠嶝?fù)荷 42 現(xiàn)有210A和610A制冷壓縮機(jī)各一臺，需要配制成R717的工況條件為tk40、t0=40的兩級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)。已知100系列活塞式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)為缸徑D100mm，活塞行程S70mm，轉(zhuǎn)速n960rmin。壓縮機(jī)吸氣過熱度tr5。試計算循環(huán)的制冷量Qo

11、，冷凝熱負(fù)荷Qk及制冷系數(shù)0。解：1、根據(jù)容積比插入法計算中間溫度（1）求容積比低壓級理論輸氣量 高壓級理論輸氣量 容積比：（2）根據(jù)拉賽公式求出一個中間溫度 -5假設(shè)兩個中間溫度0和-10（3）分別求出0和-10時循環(huán)的容積比：，4.294bar；，；，；， 時； 時：（4）畫出與之間的關(guān)系圖求出中間溫度從上圖，查得2、畫出壓焓圖查出各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)溫度壓力bar焓值比容狀態(tài)點(diǎn)溫度壓力bar焓值1-400.7171407.251.5554015.549386.431-350.7171418.541.5876-93.028386.43259.933.0281613.767-415.549181.763-93.