制冷原理與設備思考題答案解析

1、思考題 1 .什么是制冷？制冷技術領域的劃分。 答：用人工的方法在一定時間和一定空間內(nèi)將物體冷卻，溫度降到環(huán)境溫度以下，并保持這個溫度。 120k以上，普通制冷120-20K深度制冷 20-0.3K低溫制冷0.3K以下超低溫制冷 2 .了解各種常用的制冷方法。 答：1、液體氣化制冷：利用液體氣化吸熱原理。 2、氣體膨脹制冷：將高壓氣體做絕熱膨脹，使其壓力、溫度下降，利用降溫后的氣體來吸取被冷卻物體的熱量從而制冷。 3、熱電制冷：利用某種半導體材料的熱電效應。 4、磁制冷：利用磁熱效應制冷 3 .液體氣化為什么能制冷？蒸氣噴射式、吸附式屬于哪一種制冷方式？ 答：液體氣化液體汽化時，需要吸收熱量；

2、而吸收的熱量是來自被冷卻對象，因而被冷卻對象變冷。蒸氣噴射式、吸附式屬于液體氣化制冷 4 .液體氣化制冷的四個基本過程。 答：壓縮過程、冷凝過程、膨脹過程、蒸發(fā)過程 5 .熱泵及其性能系數(shù)。 答：熱泵：以環(huán)境為低溫熱源，利用循環(huán)在高溫下向高溫熱匯排熱，收益供熱量，將空間或物體加熱到環(huán)境溫度以上的機器。用作把熱能釋放給物體或空間，使 之溫度升高的逆向循環(huán)系統(tǒng)稱作熱泵。（當使用目的是向高溫熱匯釋放熱量時， 系統(tǒng)稱為熱泵。 ）熱泵的性能系數(shù)COP=Qa/W供熱量與補償能之比。 6 .制冷循環(huán)的熱力學完善度，制冷機的性能系數(shù)COP 答：1、循環(huán)效率（熱力學完善度）：說明制冷循環(huán)與可逆循環(huán)的接近程度。熱

3、力完 善度愈大，表明該實際制冷循環(huán)熱力學意義上的損失愈小，因此循環(huán)的經(jīng)濟性 必然俞高。 定義：一個制冷循環(huán)的性能系數(shù)COP與相同低溫熱源、高溫熱匯溫度下可逆 循環(huán)的性能系數(shù)之比COPC0n=cop/copc1 2、制冷機的性能系數(shù)：COP=Q/W 7 .單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)的四個基本部件 答：壓縮機：提高制冷劑的壓力；形成輸送制冷劑的動力冷凝器：制冷劑高壓蒸氣與環(huán)境溫度介質(zhì)充分熱交換膨脹閥：使高壓常溫制冷劑節(jié)流膨脹降壓；調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量蒸發(fā)器：提供低壓制冷劑與冷卻空間充分熱交換的場所，使制冷劑不斷吸熱汽 化。 8 .單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)過程及熱力計算方法 答：1.循環(huán)過程：等嫡壓縮、

4、等壓冷卻冷凝、等焰節(jié)流、等壓等溫蒸發(fā)。 液體蒸發(fā)（P0,t0）-壓縮（Pk）-高壓氣體冷凝（Pk,tk）-節(jié)流（P0,t0） 9 .在壓焰圖上的等焰線、等溫線、等壓線、等：W線、等干度線和等容線的表示。 答： 10 .在壓焰圖上，隨壓力或溫度變化，制冷劑的比體積如何變化？ 答：制冷劑的比體積隨著壓力或溫度的升高而升高 11 .蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中，當制冷劑確定后，冷凝溫度、蒸發(fā)溫度由什么因素決定？答：由冷凝壓力和蒸發(fā)壓力決定 12 .過冷及對循環(huán)性能的影響。 答：過冷：制冷劑液體的溫度低于同一壓力下飽和狀態(tài)的溫度稱為過冷過冷循環(huán)中單位制冷量的增加，從而使性能系數(shù)增加 13 .有效過熱、無效過熱

5、及其對循環(huán)性能的影響。 答：如果吸入蒸氣的過程發(fā)生在蒸發(fā)器本身的后部，或者發(fā)生在安裝于被冷卻室內(nèi)的吸氣管道上，或者發(fā)生在兩者皆有的情況下，那么，由于過熱而吸收的熱量來自被冷卻物，因為產(chǎn)生了有用的制冷效果，這種過熱稱為有效過熱；有效過熱使循環(huán)的單位制冷量增 加，但由于吸入蒸氣的比體積也隨吸入溫度的增加而增加，故過熱循環(huán)的單位容積制冷 量可以增加，也可以減少，這與制冷劑本身的特性有關。 由蒸發(fā)器出來的低溫制冷劑蒸氣，在通過吸入管道進入壓縮機之前，從周圍環(huán)境中吸取 熱量而過熱，但它并沒有對被冷卻物體產(chǎn)生任何制冷效應，這種過熱稱為無效過熱。對 于無效過熱，循環(huán)的單位制冷量和運行在相同冷凝溫度和蒸發(fā)溫度

6、下的理論循環(huán)的單位制冷量是相等的，但由于蒸氣比體積的增加使單位容積制冷量減少，對給定壓縮機而言， 它將導致循環(huán)制冷量的降低，由于循環(huán)比動功的增加，性能系數(shù)下降。 14 .什么是回熱循環(huán)？回熱器起什么作用？回熱循環(huán)的系統(tǒng)圖，以及p-h圖。 答：在系統(tǒng)中增加一個氣液熱交換器，使節(jié)流前的液體和來自蒸發(fā)器的低溫蒸氣進 行內(nèi)部熱交換，制冷劑液體過冷，低溫蒸氣有效過熱。這樣，不僅可增加單位制冷 量，而且可以減少蒸氣與環(huán)境之間的熱交換，減少甚至消除吸氣管道中的有害過熱。 采用回熱循環(huán)性能系數(shù)可以增加也可以減少 15 .不凝氣體對循環(huán)性能有什么影響？ 答：使冷凝器內(nèi)壓力增加，導致壓縮機排氣壓力提高，比功增加，

7、性能系數(shù)下降，壓縮機容積效率降低。 16 .以單級蒸氣壓縮制冷循環(huán)為例，試述蒸發(fā)溫度和冷凝溫度對制冷循環(huán)性能的影響。 答：蒸發(fā)溫度t0降低時，制冷量下降，性能系數(shù)下降 冷凝溫度升高時，制冷量降低，比功w0升高，性能系數(shù)下降 17 .了解勞倫茲循環(huán)及單級蒸氣壓縮混合工質(zhì)制冷循環(huán)。 答：勞倫茲循環(huán)是熱源溫度和熱匯溫度變化的可逆制冷循環(huán)。 18 .了解CO2跨臨界循環(huán) 答：工質(zhì)的吸、放熱過程分別在亞臨界區(qū)和超臨界區(qū)進行的循環(huán)。 19 .制冷劑的種類和常用制冷劑的表示符號。 答：制冷劑按組成區(qū)分，有單一制冷劑和混合物制冷劑。按化學成分區(qū)分，主要有 三類：無機物、氟里昂和碳氫化合物。制冷劑符號由字母R和

8、它后面的一組數(shù)字 或字母組成；字母R表示制冷劑，后面的字母數(shù)字是根據(jù)制冷劑的化學成分按一定的規(guī)則編寫的。 20 .目前R12、R22的替代工質(zhì)。 答：R134a,R600a,可能的替代物有R152a。R22的替代工質(zhì)是R410A 21 .GWP和ODP的含義 答： GWP是指溫室效應指數(shù)，物質(zhì)造成溫室效應危害的程度，用來表示和比較消耗臭氧層物質(zhì)對全球氣候變暖影響力的大小的一種量值。 ODP是表示制冷劑的臭氧破壞指數(shù)，對臭氧層的危害程度 兩者的值越少則制冷劑對環(huán)境影響越少 22 .選擇制冷劑應考慮的因素。 答：環(huán)境可接受性、熱力學性質(zhì)滿足使用要求、傳熱性和流動性好、化學穩(wěn)定性 和熱穩(wěn)定性好，使用

9、可靠、無毒，不燃，不爆，使用安全、價格便宜，來源廣。 1 .環(huán)境接受性：考慮ODP,GWP。 2 .熱力學性質(zhì)方面： (1)工作溫度范圍內(nèi)有合適的壓力和壓力比。 蒸發(fā)壓力三大氣壓力 冷凝壓力不要過高 冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比不宜過大 (2)單位制冷量q0和單位容積制冷量qv較大。 (3)比功w和單位容積壓縮功wv小，循環(huán)效率高。 (4)等嫡壓縮終了溫度t2不能太高，以免潤滑條件惡化 或制冷劑自身在高溫下分解。 3 .遷移性質(zhì)方面 (1)粘度、密度盡量小。 (2)導熱系數(shù)大，可提高傳熱系數(shù)，減少傳熱面積。 4 .物理化學性質(zhì)方面 (1)無毒、不燃燒、不爆炸、使用安全。 (2)化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好

10、。 (3)對大氣環(huán)境無破壞作用。 5 原料來源充足，制造工藝簡單，價格便宜。 23 .什么是載冷劑？ 答：在間接制冷系統(tǒng)中用以傳遞冷量的中間介質(zhì)。 24 .雙級壓縮式制冷循環(huán)解決哪些問題？ 答：降低排氣溫度，改善循環(huán)性能 25 .一級節(jié)流中間完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)p-h圖，系統(tǒng)原理圖。 答： 26 .一級節(jié)流中間不完全冷卻的兩級壓縮制冷循環(huán)p-h圖，系統(tǒng)原理圖。 答： 27 .寫出圖4-3和圖4-7的制冷循環(huán)流程，掌握圖中各制冷輔助設備的作用。 答： 28 .為什么利用復疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)可獲取較低的蒸發(fā)溫度。畫出復疊式制冷循環(huán)系統(tǒng) 原理圖。 答：低溫制冷劑在常溫下無法冷凝成液體，而復疊式制

11、冷循環(huán)系統(tǒng)采用另一臺制冷 裝置與之聯(lián)合運行，為低溫制冷劑循環(huán)的冷凝過程提供冷源，降低冷凝溫度和壓力 29 .復疊式制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)冷凝器的作用。 答：蒸發(fā)冷凝器為低溫部分冷凝器中的制冷劑冷凝服務。 30 .了解溶解與結(jié)晶、吸收與解析、蒸儲與精儲。 答：溶解：溶質(zhì)溶解在溶劑中叫溶解。結(jié)晶：溶質(zhì)從溶劑中析出 31 .氨吸收式制冷機、溟化鋰吸收式制冷機的制冷劑和吸收劑是什么？。 答：氨吸收式制冷機：制冷劑：氨吸收劑：水 溟化鋰吸收式制冷機：制冷劑：水吸收劑：溟化鋰 32 .吸收式制冷機的工作原理圖，及工作過程。 答： 33 .吸收式制冷機和蒸氣壓縮制冷機的工作原理比較 答： 34 .氨水吸收-擴散式

12、制冷機中工質(zhì)的流動及蒸發(fā)器中液氨能在低溫下沸騰的原因是什 么？ 答： 35 .單效溟化鋰吸收式制冷機的組成設備名稱，循環(huán)流程，在h-圖上的表示。 答：發(fā)生器：加熱使稀溶液中的水蒸發(fā)變?yōu)闈馊芤骸?冷凝器：冷卻使水蒸氣冷凝為純水。 節(jié)流閥：降壓，使水在低壓下蒸發(fā)。 蒸發(fā)器：純水蒸發(fā)吸熱制冷。 吸收器：濃溶液吸收水分使蒸發(fā)器的水蒸發(fā)。其中設置冷卻水管用于吸收吸收熱。 溶液泵：提升溶液壓力，使水蒸氣能在常溫下凝結(jié)。 溶液熱交換器：使出發(fā)生器的濃溶液冷卻，出吸收器的稀溶液加熱，有效利用能量。 36 .自動融晶管有什么作用?答：消除結(jié)晶 37 .為什么雙效溟化鋰吸收式制冷機的熱力系數(shù)較高？ 答：雙效溟化鋰

13、吸收式制冷機： 蒸氣壓力)0.4Mpa,循環(huán)性能系數(shù)1。 設置高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器， 高壓發(fā)生器產(chǎn)生的高溫冷劑水蒸氣加熱低壓發(fā)生器。 充分利用了冷劑水蒸氣的潛熱，同時減少了冷凝器的熱負荷。經(jīng)濟性得以提高。 38 .第一類吸收式熱泵、第二類吸收式熱泵的區(qū)別 答：第一類熱泵：驅(qū)動熱源溫度高于輸出熱溫度 第二類熱泵：驅(qū)動熱源溫度低于輸出熱溫度 39 .什么是熱電效應、西伯克效應、帕爾帖效應？ 答：1、熱電效應：無外磁場時固體熱電效應。含：導熱、焦耳熱損失、西伯克效 應、帕爾帖效應和湯姆遜效應。 2、西伯克效應：兩種不同導體組成的開路中，如果導體的兩個結(jié)點存在溫度差，則開路中將產(chǎn)生電動勢，為西伯克效

14、應。 3、帕爾帖效應：電流流過兩種不同導體的界面時，將從外界吸收熱量或放出熱量。為帕爾帖熱QP。 40 .解釋西伯克效應、帕爾帖效應 答：西伯克效應：兩種不同導體組成的開路中，如果導體的兩個結(jié)點存在溫度差，則開路中將產(chǎn)生電動勢。為溫差電動勢Eo 帕爾帖效應：電流流過兩種不同導體的界面時，將從外界吸收熱量或放出熱量。 為帕爾帖熱Po 41 .基本熱電偶的制冷原理是什么？其制冷量由哪幾部分組成？ 答：熱電制冷的理論基礎是固體的熱電效應，在無外磁場存在時，它包括五個效應， 導熱、焦耳熱損失、西伯克(Seebeck)效應、帕爾帖(Peltire)效應和湯姆遜(Thomson)效應。熱電制冷又稱作溫差電

15、制冷，或半導體制冷 42 .什么是熱電堆？ 答：將多個熱電偶串聯(lián)，使冷端排在一起，熱端排在一起，組成熱電堆 43 .了解多級熱電堆的制冷量和功耗。 iiCOPi 44 .換熱器傳熱量計算公式 答：KFtW 45 .蒸發(fā)器有哪些類型？了解各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點。 答：冷卻液體的蒸發(fā)器：水箱式蒸發(fā)器（直立管式、螺旋管式）、臥式殼管式蒸發(fā) 器（滿液式）、干式臥式殼管式蒸發(fā)器 冷卻空氣的蒸發(fā)器：冷卻排管、冷風機、直接蒸發(fā)式空氣冷卻器 46 .冷凝器哪些類型？了解各種冷凝器的結(jié)構(gòu)特點。 答：水冷式冷凝器：立式殼管式、臥式殼管式、套管式 風冷式冷凝器： 蒸發(fā)式冷凝器： 47 .膨脹節(jié)流元件起什么作用？有哪些類型？ 答：膨脹節(jié)流元件起節(jié)流和調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器制冷劑流量的作用，并可保證一定的過 熱度防止液擊。 手動節(jié)流閥、熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細管、低壓浮球調(diào)節(jié)閥、截止閥 48 .輔助設備有哪些