制冷原理與設(shè)備思考題答案

1、思考題1. 什么是制冷？制冷技術(shù)領(lǐng)域的劃分。答：用人工的方法在一定時(shí)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(gè)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(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)。4、磁制冷：利用磁熱效應(yīng)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(shí)，需要吸收熱量；而吸收的熱量是來

2、自被冷卻對(duì)象，因而被冷卻對(duì)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(gè)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?zé)嵩矗醚h(huán)在高溫下向高溫?zé)釁R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(jī)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(dāng)使用目的是向高溫?zé)釁R釋放熱量時(shí)，系統(tǒng)稱為熱泵。）熱泵的性能系數(shù)COP=Qa/W供熱量與補(bǔ)償能之比。6. 制冷循環(huán)的熱力學(xué)完善度，制冷機(jī)的性能系數(shù)COP答：1、循環(huán)效率（熱力學(xué)完善度）：說明制冷循環(huán)與可逆循環(huán)的接近程度。熱力完善度愈大，表明該實(shí)際制冷循環(huán)

3、熱力學(xué)意義上的損失愈小，因此循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性必然俞高。定義：一個(gè)制冷循環(huán)的性能系數(shù)COP與相同低溫?zé)嵩?、高溫?zé)釁R溫度下可逆循環(huán)的性能系數(shù)之比 copc 0< n =cop/copc <12、制冷機(jī)的性能系數(shù)：COP=Q/W7. 單級(jí)蒸氣壓縮制冷循環(huán)的四個(gè)基本部件答：壓縮機(jī)：提高制冷劑的壓力；形成輸送制冷劑的動(dòng)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(jìn)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(chǎng)所，使制冷劑不斷吸熱汽化。8 單級(jí)蒸氣壓縮制冷循環(huán)過程及熱力計(jì)算方法答：1 循環(huán)過程：等熵壓縮、等壓冷卻冷凝、等焓節(jié)流、等壓

4、等溫蒸發(fā)。液體蒸發(fā)（P0, t0 壓縮（P k高壓氣體冷凝 （P k, tk 節(jié)流（P0,to）9. 在壓焓圖上的等焓線、等溫線、等壓線、等熵線、等干度線和等容線的表示。答：10. 在壓焓圖上，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(dāng)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(duì)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、無效過熱及其對(duì)循環(huán)性能的影響。答：如果吸入蒸氣的過程

5、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?yàn)楫a(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(guān)。由蒸發(fā)器岀來的低溫制冷劑蒸氣 ，在通過吸入管道進(jìn)入壓縮機(jī)之前 ，從周圍環(huán)境中吸 取熱量而過熱，但它并沒有對(duì)被冷卻物體產(chǎn)生任何制冷效應(yīng)，這種過熱稱為無效過熱。對(duì)于無效過熱，循環(huán)的單位制冷量和運(yùn)行在相同冷凝溫度和蒸發(fā)溫度下的理論循 環(huán)的單位制冷量是相等的，但由于

6、蒸氣比體積的增加使單位容積制冷量減少，對(duì)給定壓縮機(jī)而言，它將導(dǎo)致循環(huán)制冷量的降低，由于循環(huán)比動(dòng)功的增加，性能系數(shù)下降。14. 什么是回?zé)嵫h(huán)？回?zé)崞髌鹗裁醋饔茫炕責(zé)嵫h(huán)的系統(tǒng)圖，以及p-h圖。答：在系統(tǒng)中增加一個(gè)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(jìn)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?zé)嵫h(huán)性能系數(shù)可以增加也可以減少15. 不凝氣體對(duì)循環(huán)性能有什么影響？答：使冷凝器內(nèi)壓力增加，導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣壓力提高，比功增加，性能系數(shù)下降，壓縮機(jī)容積效率降低。16. 以單級(jí)蒸

7、氣壓縮制冷循環(huán)為例，試述蒸發(fā)溫度和冷凝溫度對(duì)制冷循環(huán)性能的影響。答：蒸發(fā)溫度to降低時(shí)，制冷量下降，性能系數(shù)下降冷凝溫度升高時(shí)，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(jí)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C02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(jìn)行的循環(huán)。19. 制冷劑的種類和常用制冷劑的表示符號(hào)。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(xué)成分區(qū)分，主要有三類：無機(jī)物、氟里昂和碳?xì)浠衔?。制冷劑符?hào)由字母 R和它后面的一組數(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)

8、制冷劑的化學(xué)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 R410A21 . GWP和ODP的含義答：GWP是指溫室效應(yīng)指數(shù)，物質(zhì)造成溫室效應(yīng)危害的程度，用來表示和比較消耗臭氧層物質(zhì)對(duì)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(duì)臭氧層的危害程度 兩者的值越少則制冷劑對(duì)環(huán)境影響越少22. 選擇制冷劑應(yīng)考慮的因素。答： 環(huán)境可接受性、熱力學(xué)性質(zhì)滿足使用要求、傳熱性和流動(dòng)性好、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，使用可靠、無毒，不燃，不爆，使用安全、價(jià)格便宜，來源廣。 1環(huán)境接受性：考慮OD

9、P，GWP。2. 熱力學(xué)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)壓力仝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qO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) 等熵壓縮終了溫度t2不能太高，以免潤(rùn)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(dǎo)熱系數(shù)大，可提高傳熱系數(shù)，減少傳熱面積。4. 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。(3) 對(duì)大氣環(huán)境無破壞作用。5原料來源充足，制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。23. 什么是載冷

10、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(jí)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. 級(jí)節(jié)流中間完全冷卻的兩級(jí)壓縮制冷循環(huán)p-h圖，系統(tǒng)原理圖。答：26. 一級(jí)節(jié)流中間不完全冷卻的兩級(jí)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?qǐng)D中各制冷輔助設(shè)備的作用。答：28. 為什么利用復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)可獲取較低的蒸發(fā)溫度。畫岀復(fù)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(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)采用另一臺(tái)制冷裝置與之聯(lián)合運(yùn)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(fù)疊式制冷系統(tǒng)

11、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(wù)。30. 了解溶解與結(jié)晶、吸收與解析、蒸餾與精餾。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(jī)、溴化鋰吸收式制冷機(jī)的制冷劑和吸收劑是什么？。答：氨吸收式制冷機(jī)：制冷劑：氨 吸收劑：水溴化鋰吸收式制冷機(jī)：制冷劑：水 吸收劑：溴化鋰32. 吸收式制冷機(jī)的工作原理圖，及工作過程。答：33. 吸收式制冷機(jī)和蒸氣壓縮制冷機(jī)的工作原理比較答：34 .氨水吸收-擴(kuò)散式制冷機(jī)中工質(zhì)的流動(dòng)及蒸發(fā)器中液氨能在低溫下沸騰的原因是什么？答：35 .單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的組成設(shè)備名稱，循環(huán)流程，在h- E圖上的表示

12、。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(shè)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：使岀發(fā)生器的濃溶液冷卻，岀吸收器的稀溶液加熱，有效利用能量。36. 自動(dòng)融晶管有什么作用？答：消除結(jié)晶37. 為什么雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱力系數(shù)較高？答：雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)：蒸氣壓力0.4 Mpa，循環(huán)性能系數(shù)1o設(shè)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

13、的潛熱 ，同時(shí)減少了冷凝器的熱負(fù)荷。經(jīng)濟(jì)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(dòng)熱源溫度高于輸岀熱溫度第二類熱泵：驅(qū)動(dòng)熱源溫度低于輸岀熱溫度39. 什么是熱電效應(yīng)、西伯克效應(yīng)、帕爾帖效應(yīng)？答：1、熱電效應(yīng)：無外磁場(chǎng)時(shí)固體熱電效應(yīng)。含：導(dǎo)熱、焦耳熱損失、西伯克效 應(yīng)、帕爾帖效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)。2、西伯克效應(yīng)：兩種不同導(dǎo)體組成的開路中，如果導(dǎo)體的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)存在溫度 差，則開路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，為西伯克效應(yīng)。3、帕爾帖效應(yīng)：電流流過兩種不同導(dǎo)體的界面時(shí) ，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(yīng)、帕爾帖效應(yīng)答：西伯克效應(yīng)：兩種不同導(dǎo)體組成

14、的開路中，如果導(dǎo)體的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)存在溫度差，則開路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。為溫差電動(dòng)勢(shì)E。帕爾帖效應(yīng)：電流流過兩種不同導(dǎo)體的界面時(shí)，將從外界吸收熱量或放出熱量。為帕爾帖熱P41. 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(chǔ)是固體的熱電效應(yīng)，在無外磁場(chǎng)存在時(shí)，它包括五個(gè)效應(yīng)，導(dǎo)熱、焦耳熱損失、西伯克（Seebeck）效應(yīng)、帕爾帖（Peltire）效應(yīng)和湯姆遜 仃homson）效應(yīng)。熱電制冷又稱作溫差電制冷 ，或半導(dǎo)體制冷42. 什么是熱電堆？答：將多個(gè)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(jí)熱電堆的制冷量和功耗。n答：總消耗功率：PPii 1制冷量:0nh1144.45.發(fā)器46.COPi換熱器傳熱量計(jì)算公式答： KF t W蒸發(fā)器有哪些類型？ 了解各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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 （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(fēng)機(jī)、直接蒸發(fā)式空氣冷卻器冷凝器哪些類型？ 了解各種冷凝器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。答：水冷式冷凝器：立式殼管式、臥式殼管式、套管式風(fēng)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(jìn)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(dòng)節(jié)流閥、熱力膨脹閥、電子膨脹閥、毛細(xì)管