制冷與低溫工程

1、第一章 制冷的熱力學(xué)基礎(chǔ)1、分析高低溫?zé)嵩礈囟茸兓瘜δ嫦蚩ㄖZ循環(huán)制冷系數(shù)的影響。答：制冷系數(shù)與低溫?zé)嵩吹臏囟瘸烧龋c高低溫?zé)嵩吹臏夭畛煞幢?。?dāng)高低溫?zé)嵩吹臏囟纫欢〞r(shí)，制冷系 數(shù)為定值。制冷系數(shù)與制冷劑的性質(zhì)無關(guān)。2、比較制冷系數(shù)和熱力完善度的異同。 答：制冷系數(shù)與熱力完善度的異同：1. 兩者同為衡量制冷循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)；2. 兩者定義不同。制冷系數(shù)為制冷循環(huán)總的制冷量與所消耗的總功之比。 熱力完善度為實(shí)際循環(huán)的制冷系數(shù)與工作于相同溫度范圍內(nèi)的逆向卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)之比。3. 兩者的作用不同。 制冷系數(shù)只能用于衡量兩個(gè)工作于相同溫度范圍內(nèi)的制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性， 熱力完善度可用于 衡量兩個(gè)工作于不

2、同溫度范圍內(nèi)的制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。4. 兩者的數(shù)值不同。制冷系數(shù)一般大于1，熱力完善度恒小于 1。第二章 制冷劑、載冷劑及潤滑油1、為下列制冷劑命名：（1）CCI2F2 ：R12 （2）CO2 :R744 （3）C2H6 :R170 （4）NH3 :R717（ 5）CBrF 3 :R13 （6）CHCIF 2 :R22 （7）CH4 :R50（8）C2H4 :R150（9）H2O :R718 （10）C3H6 R2702、對制冷劑的要求有哪幾方面？答： 1、熱力學(xué)性質(zhì)方面（ 1）在工作溫度范圍內(nèi)，要有合適的壓力和壓力比。即：PO>1at，PK 不要過大。（ 2） q0 和 qv 要大。（3

3、） w和wv （單位容積功）小，循環(huán)效率高。（ 4 ） t 排不要太高，以免潤滑油粘度降低、結(jié)焦及制冷劑分解。2、遷移性質(zhì)方面（ 1）粘度及密度要小，可使流動(dòng)阻力減小，制冷劑流量減小。（ 2）熱導(dǎo)率 3、物理化學(xué)性質(zhì)方面（ 1 ）無毒，不燃燒，不爆炸，使用安全。（ 2）化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，經(jīng)得起蒸發(fā)和冷凝的循環(huán)變化，不變質(zhì)，不與油發(fā)生反應(yīng)，不腐蝕，高溫下不 分解。（ 3）對大氣環(huán)境無破壞作用，即不破壞臭氧層，無溫室效應(yīng)。4、其它 原料來源充足，制造工藝簡單，價(jià)格便宜。 要大，可提高換熱器的傳熱系數(shù)，減小換熱面積。3、簡述對制冷劑熱力學(xué)方面的要求。（ 1 ）在工作溫度范圍內(nèi)，要有合適的壓力和

4、壓力比。即：PO>1at ， PK 不要過大。（ 2 ） q0 和 qv 要大。（ 3） w 和 wv （單位容積功）小，循環(huán)效率高。（ 4） t 排不要太高，以免潤滑油粘度降低、結(jié)焦及制冷劑分解。4、簡述對制冷劑物理化學(xué)性質(zhì)方面的要求。（ 1 ）無毒，不燃燒，不爆炸，使用安全。（ 2）化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，經(jīng)得起蒸發(fā)和冷凝的循環(huán)變化，不變質(zhì)，不與油發(fā)生反應(yīng)，不腐蝕，高溫下不 分解。（ 3）對大氣環(huán)境無破壞作用，即不破壞臭氧層，無溫室效應(yīng)。5、簡述氨制冷劑的性質(zhì)。1）、熱力參數(shù)t 臨=133.0 C; t 凝=-77.9 C ;ts=-33.3 C。溫度和壓力范圍適中。1at 下， r

5、=23343KJ/Kmol=1373KJ/Kg ；qv 標(biāo) =2161KJ/m32）、對人體有較大的毒性，有強(qiáng)烈的刺激性氣味。當(dāng)氨蒸汽在空氣中的容積濃度達(dá)到（0.50.6）%時(shí)，人在其中停留半小時(shí)即可中毒。3）、有一定的燃燒性和爆炸性。空氣中的容積濃度達(dá)到（ 1114） %時(shí)，即可點(diǎn)燃；達(dá)到（ 1625）%時(shí)，可引起爆炸。 要求車間內(nèi)工作區(qū)域氨蒸汽的濃度不大于 0.02mg/L 。4）、能以任意比例與水相互溶解。但其含水量不得超過0.2%。5）、與油溶解度很小。6）、氨對鋼、鐵不起腐蝕作用，但當(dāng)含有水分時(shí)，會腐蝕鋅、銅、青銅及其它銅合金，磷青銅除外。7）、不影響臭氧層，制造工藝簡單，價(jià)格低廉，

6、容易獲得。6、簡述氟里昂制冷劑的共同性質(zhì)。1）同種烴類的衍生物分子式中含有氫原子的個(gè)數(shù)越少，其燃燒性和爆炸性越??；含氯原子的個(gè)數(shù)越少，其毒性及 腐蝕性越小。2）、腐蝕性 與水作用會慢慢發(fā)生水解，腐蝕含鎂量大于2%的鎂、鋁、鋅合金。3）、與水不溶。4）、能溶解有機(jī)塑料及天然橡膠。5）、絕熱指數(shù)較氨小， t 排低。6）、無毒，但當(dāng)空氣中含量超過 30%時(shí)，人在其中停留 1 小時(shí)會引起窒息。7）、不太易燃，但遇到 400C以上的明火，也會點(diǎn)燃。（R12會分解出有毒的光氣）8）、無色無味，泄漏時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)。11、共沸混合制冷劑有哪些特點(diǎn)？1）、在一定的蒸發(fā)壓力下蒸發(fā)時(shí)， 具有幾乎不變的蒸發(fā)溫度， 而且

7、蒸發(fā)溫度一般比組成它的單組分的蒸發(fā)溫度低。2）、在一定的蒸發(fā)溫度下，共沸混合制冷劑的單位容積制冷量比組成它的單一制冷劑的單位容積制冷量要大。3）、共沸混合制冷劑的化學(xué)穩(wěn)定性較組成它的單一制冷劑好。4）、在全封閉和半封閉式制冷壓縮機(jī)中，采用共沸混合制冷劑可使電機(jī)得到更好的冷卻，電機(jī)溫升減小。12 、簡述對載冷劑選擇的要求。1）、載冷劑在工作溫度下應(yīng)處于液體狀態(tài)，其凝固溫度應(yīng)低于工作溫度，沸點(diǎn)應(yīng)高于工作溫度。2）、比熱容要大。3）、密度要小。4）、粘度小。5）、化學(xué)穩(wěn)定性好，在工作溫度下不分解，不與空氣中的氧氣起化學(xué)變化，不發(fā)生物理化學(xué)性質(zhì)的變化。6）、不腐蝕設(shè)備和管道。7）、載冷劑應(yīng)不燃燒、不爆

8、炸、無毒，對人體無害。8）、價(jià)格低廉，易于獲得，對環(huán)境無污染。第三章 單級壓縮蒸汽制冷循環(huán)1、畫出最簡單的蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖、 lgp-h 圖及 T-S 圖。IGP I町b)鼎3-L理論循耳在圖和(嚴(yán)A圖匕的表示2、單級理論循環(huán)有哪些假設(shè)條件？? 答：單級理論循環(huán)是建立在以下一些假設(shè)的基礎(chǔ)上的：?1、壓縮過程為等熵過程；?2、在冷凝器和蒸發(fā)器中無換熱溫差，蒸發(fā)、冷凝溫度為定值；?3、壓縮機(jī)吸氣為飽和氣體，節(jié)流閥前為飽和液體；?4、制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)無阻力損失，與外界無熱交換；?5、節(jié)流過程為絕熱節(jié)流，節(jié)流前后焓值相等3、分析節(jié)流閥前液體過冷對循環(huán)的影響。答：節(jié)流閥前液體過冷，提高了循

9、環(huán)的制冷系數(shù)，即提高了循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。4、分析壓縮機(jī)吸氣過熱對循環(huán)的影響。答：吸氣過熱包括有效過熱和無效過熱。對有效過熱循環(huán)，循環(huán)的£ '與無過熱循環(huán)的£ 0比較大小取決于 qO/ w0的大小。如厶qO/ wO >£ 0,則過熱有利； qO/ wO v £ 0 ,則過熱不利。無效過熱使循環(huán)的制冷系數(shù)減小，經(jīng)濟(jì)性變差。8、簡述實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的差別。答(1)流動(dòng)過程存在阻力損失；(2) 制冷劑流經(jīng)管道及閥門時(shí)與環(huán)境介質(zhì)之間有熱交換，尤其是節(jié)流閥以后，制冷劑溫度降低，熱量會從環(huán) 境介質(zhì)傳給制冷劑，導(dǎo)致漏熱，引起冷量損失。(3) 熱交換器中存在換

10、熱溫差。9、分析吸入管道阻力對循環(huán)的影響。答：吸入管道一從蒸發(fā)器出口到壓縮機(jī)吸入口之間的管道稱為吸入管道。 吸入管道的壓力降，會使吸氣壓力降低，引起：a、吸氣狀態(tài)的比體積增大，單位容積制冷量減小；b、壓力比增大，壓縮機(jī)的容積效率降低，理論比功增大。結(jié)果導(dǎo)致制冷系數(shù)下降。第四章 兩級壓縮和復(fù)疊制冷循環(huán)1、簡述采用兩級壓縮和復(fù)疊式制冷循環(huán)的原因。答：1、單級壓縮蒸汽制冷循環(huán)壓縮比的限制tK 一定，tO降低，會使PO降低，導(dǎo)致壓縮比增大，引起以下變化：壓縮機(jī)的容積效率降低，實(shí)際輸氣量減小，機(jī)器制冷量降低。壓縮機(jī)排氣溫度升高，導(dǎo)致： 潤滑條件惡化； 潤滑油炭化，積炭堵塞油路； 潤滑油揮發(fā)量增大，油進(jìn)入

11、系統(tǒng)，在換熱器表面形成油膜，影響傳熱；潤滑油及制冷劑分解產(chǎn)生不凝性氣體，影響系統(tǒng)。3壓縮過程偏離等熵過程更大，使壓縮機(jī)功耗增大。節(jié)流壓差大，使節(jié)流損失增大，節(jié)流后制冷劑干度增大，制冷量減小。2、畫出一次節(jié)流、中間完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)的系統(tǒng)圖、lgp-h圖,程和各標(biāo)明圖中各設(shè)備的名稱， 分析其循過循環(huán)量部分4#3、簡述提高復(fù)疊式制冷循環(huán)性能指標(biāo)的措施。1、合理的溫差取值低溫下傳熱溫差對循環(huán)性能的影響尤其重要。蒸發(fā)器的傳熱溫差一般不大于5 C,冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差一般為510 C,通常取 t= 5 C。2、設(shè)置低溫級排氣冷卻器其目的在于減小冷凝蒸發(fā)器熱負(fù)荷，提高循環(huán)效率。按其蒸發(fā)溫度和制冷劑

12、不同，循環(huán)的制冷系數(shù)可提高7 %18%，壓縮機(jī)總?cè)萘靠蓽p小6%12%。3、采用氣-氣熱交換器氣-氣熱交換器是用于將低溫級排氣與蒸發(fā)器的回氣間進(jìn)行熱交換，以提高低溫級壓縮機(jī)的吸氣溫度，達(dá)到降低壓縮機(jī)的排氣壓力，改善壓縮機(jī)工作條件，減小冷凝-蒸發(fā)器熱負(fù)荷的目的。4、設(shè)置氣液熱交換器（回?zé)崞鳎⒄舭l(fā)器的回氣與冷凝器出液之間進(jìn)行熱交換，使蒸發(fā)器的回氣過熱，冷凝器出液過冷。高低溫級均設(shè)。可使循 環(huán)的單位制冷量增大，同時(shí)增加壓縮機(jī)的吸氣過熱，改善壓縮機(jī)的工作條件。壓縮機(jī)吸入蒸汽的過熱度應(yīng)控制在1263 C,蒸發(fā)溫度高時(shí)取小值，低時(shí)取大值。在使用氣-液熱交換器尚不能達(dá)到上述過熱度要求時(shí)，可加一個(gè)氣-氣熱交換

13、器配合使用。5、低溫級設(shè)置膨脹容器便于系統(tǒng)停機(jī)后回收低溫級制冷劑，避免系統(tǒng)壓力過高。膨脹容器的容積可由下式計(jì)算：Vp =（mxVp -Vxt）Vxm3Vx V p6、復(fù)疊式循環(huán)系統(tǒng)的啟動(dòng)特性低溫級系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，制冷劑處于超臨界狀態(tài)，裝置啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)高溫級，使低溫級制冷劑在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)得 以冷凝，使低溫級系統(tǒng)內(nèi)平衡壓力逐漸降低。當(dāng)其冷凝壓力不超過16X 102時(shí)，可啟動(dòng)低溫級。在低溫級系統(tǒng)設(shè)置膨脹容器的情況下，高溫級和低溫級可以同時(shí)啟動(dòng)。第五章其它制冷循環(huán)1、對吸收式制冷系統(tǒng)使用的工質(zhì)對有何要求？答：吸收式制冷機(jī)的工質(zhì)通常是采用兩種不同沸點(diǎn)的物質(zhì)組成的二元溶液，以低沸點(diǎn)（或易揮發(fā)）組分為制冷劑

14、,高沸點(diǎn)組分為吸收劑，兩組分統(tǒng)稱工質(zhì)對” 最常用的工質(zhì)對有溴化鋰水溶液和氨水溶液。1、對工質(zhì)對的要求兩組分要能形成溶液，且為非共沸溶液；吸收劑要有強(qiáng)烈的吸收制冷劑的能力；兩者沸點(diǎn)相差要大，高沸點(diǎn)的為吸收劑，低沸點(diǎn)的為制冷劑；吸收劑的熱導(dǎo)率要大，密度、粘度、比熱容要小，化學(xué)穩(wěn)定性要好，無毒，不燃燒、不爆炸，對金屬材料的腐蝕性要??；對制冷劑的要求與蒸汽壓縮式循環(huán)相同。2、吸收式制冷機(jī)中使用的工質(zhì)對按其中制冷劑的不同如何分類？分別適用于何種場合？ 答：按工質(zhì)對中制冷劑的不同，大致可分為四類： 以水為制冷劑的工質(zhì)對。只能用于工作于 0C以上的吸收式制冷機(jī)。以 H20-LiBr的應(yīng)用最為廣泛。 以氨為制

15、冷劑的工質(zhì)對最常用的是 NH3-H20 工質(zhì)對，水為吸收劑，氨為制冷劑，水具有強(qiáng)烈的吸收氨的能力。適用于工作溫度 0C以下的吸收式制冷機(jī)。但兩者沸點(diǎn)相差不大，需采用精餾技術(shù)提高氨蒸汽的純度。 以醇為制冷劑的工質(zhì)對甲醇類工質(zhì)對 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定， 熱物性好， 對金屬無腐蝕。 溶液密度小， 蒸汽壓力高， 氣相中混有吸收劑， 可燃，粘度大，工作范圍窄。以氟利昂為制冷劑的工質(zhì)對適用于工作溫度在 0 C以下的太陽能吸收式制冷機(jī)。無毒、無腐蝕、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 高發(fā)生溫度，低冷凝溫度時(shí)用 R22-DMF （三甲替甲酰胺） ；3、簡述吸收式制冷機(jī)的工作原理。答：吸收式制冷循環(huán)也和蒸汽壓縮式制冷循環(huán)一樣，利用液體的

16、汽化潛熱制冷。 蒸汽壓縮式制冷循環(huán) 以機(jī)械功為代價(jià)； 吸收式制冷循環(huán) 以熱能為動(dòng)力。吸收式制冷機(jī)由發(fā)生器、吸收器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥和溶液泵等設(shè)備組成。 發(fā)生器、吸收器和溶液泵 起著替代壓縮機(jī)的作用，稱熱化學(xué)壓縮器。4、簡述溴化鋰吸收式制冷機(jī)的防腐蝕措施。答：防腐蝕措施： 保持系統(tǒng)內(nèi)高度真空，不允許空氣滲入系統(tǒng)； 向系統(tǒng)內(nèi)加入緩蝕劑。 如鉻酸鋰（Li2GrO4 ）、鉬酸鋰（Li2MoO4 ）、氧化鉛（PbO）、三氧化二砷（As2O3 ） 等。 加入LiOH將溶液的PH值調(diào)整到910.5范圍內(nèi)。一般常用：加入 0.1%0.3%的鉻酸鋰和氫氧化鋰。9、簡述固體吸附制冷的原理及其特點(diǎn)。 答：某些

17、固體物質(zhì)在一定的溫度及壓力下，能吸附某種氣體或水蒸氣，在另一溫度及壓力下又能將它釋放出 來。這種吸附與解吸的作用，引起壓力變化，相當(dāng)于壓縮機(jī)的作用。固體吸附制冷就是根據(jù)這一原理來實(shí)現(xiàn) 的。一、吸附劑 應(yīng)具有以下性質(zhì)： 對吸附質(zhì)有高的吸附能力。能再生和多次使用。有足夠的機(jī)械強(qiáng)度?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。容易制取且價(jià)格便宜。10、對固體吸附制冷所使用的吸附劑有何要求？目前常用的固體吸附劑有哪幾種？ 答： 1 、硅膠 2、活性氧化鋁 3、沸石分子篩第六章 制冷設(shè)備2、簡述立式殼管式冷凝器的特點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：可露天安裝或直接安裝在冷卻塔下，節(jié)省機(jī)房面積。冷卻水靠重力一次流過冷卻管，水流動(dòng)阻力小。清洗方便，對水質(zhì)要求

18、低。缺點(diǎn)：冷卻水溫升小，循環(huán)水量大。室外安裝，冷卻水流速又小，易結(jié)垢。無法使制冷劑在冷凝器內(nèi)過冷。? 傳熱系數(shù)及單位面積熱負(fù)荷較臥式殼管式冷凝器小。?3、簡述套管式冷凝器的特點(diǎn)。? 冷卻水與制冷劑呈逆流式，傳熱效果較好。當(dāng)水流速為12m/s時(shí)，傳熱系數(shù) K在930w/m2k左右。? 結(jié)構(gòu)簡單，制作方便。? 套管長度較大時(shí)，下部管間易被液體充斥，傳熱面積不能得到充分利用。? 金屬消耗量較大，一般只用于小型氟利昂制冷裝置。4、簡述蒸發(fā)式冷凝器的特點(diǎn)。? 優(yōu)點(diǎn)：? 耗水量小，空氣流量也小。對循環(huán)水量在6080L/h的冷凝器，其空氣流量約為 100200m3/h，補(bǔ)水量為 3 5 L/h 。水泵及風(fēng)機(jī)功率較小。? 不需水冷卻裝置。? 缺點(diǎn)：?管外壁易結(jié)垢，清洗困難，對水質(zhì)要求非常高。對循環(huán)水應(yīng)進(jìn)行軟化處理后使用。? 由于循環(huán)水量小，水溫高。5、采用殼管式蒸發(fā)器應(yīng)注意哪些問題？ 以水為載冷劑，其蒸發(fā)溫度降低到0C以下時(shí)，管內(nèi)可能會結(jié)冰，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致傳熱管脹裂。 低蒸發(fā)壓力時(shí)，液體在殼管內(nèi)的靜液柱會使底部溫度升高，傳熱溫差減小。 與潤滑油互溶的制冷劑，使用滿液式蒸發(fā)器存在回油困難的問題。 制冷劑充注量較大。同時(shí)不適于機(jī)器在運(yùn)動(dòng)條