工程熱力學(xué)思考題答案,制冷循環(huán)

1、第十一章 制冷循環(huán)1.家用冰箱的使用說明書上指出，冰箱應(yīng)放置在通風(fēng)處，并距墻壁適當(dāng)距離，以及不要把冰箱溫度設(shè)置過低，為什么？答：為了維持冰箱的低溫，需要將熱量不斷地傳輸?shù)礁邷責(zé)嵩矗ōh(huán)境大氣），如果冰箱傳輸?shù)江h(huán)境大氣中的熱量不能及時(shí)散去，會(huì)使高溫?zé)嵩礈囟壬?，從而使制冷系?shù)降低，所以為了維持較低的穩(wěn)定的高溫?zé)嵩礈囟?，?yīng)將冰箱放置在通風(fēng)處，并距墻壁適當(dāng)距離。在一定環(huán)境溫度下，冷庫溫度愈低，制冷系數(shù)愈小，因此為取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，沒有必要把冷庫的溫度定的超乎需要的低。2.為什么壓縮空氣制冷循環(huán)不采用逆向卡諾循環(huán)？答：由于空氣定溫加熱和定溫放熱不易實(shí)現(xiàn)，故不能按逆向卡諾循環(huán)運(yùn)行。在壓縮空氣制冷循環(huán)中，

2、用兩個(gè)定壓過程來代替逆向卡諾循環(huán)的兩個(gè)定溫過程。3.壓縮蒸氣制冷循環(huán)采用節(jié)流閥來代替膨脹機(jī)，壓縮空氣制冷循環(huán)是否也可以采用這種方法？為什么？答：壓縮空氣制冷循環(huán)不能采用節(jié)流閥來代替膨脹機(jī)。工質(zhì)在節(jié)流閥中的過程是不可逆絕熱過程，不可逆絕熱節(jié)流熵增大，所以不但減少了制冷量也損失了可逆絕熱膨脹可以帶來的功量。而壓縮蒸氣制冷循環(huán)在膨脹過程中，因?yàn)楣べ|(zhì)的干度很小，所以能得到的膨脹功也極小。而增加一臺(tái)膨脹機(jī)，既增加了系統(tǒng)的投資，又降低了系統(tǒng)工作的可靠性。因此，為了裝置的簡化及運(yùn)行的可靠性等實(shí)際原因采用節(jié)流閥作絕熱節(jié)流。4.壓縮空氣制冷循環(huán)的制冷系數(shù)、循環(huán)壓縮比、循環(huán)制冷量三者之間的關(guān)系如何？答：27514

3、9638TsOT0Tc4911234pOv（a）（b）壓縮空氣制冷循環(huán)狀態(tài)參數(shù)圖壓縮空氣制冷循環(huán)的制冷系數(shù)為：空氣視為理想氣體，且比熱容為定值，則：循環(huán)壓縮比為：過程1-2和3-4都是定熵過程，因而有：代入制冷系數(shù)表達(dá)式可得：由此式可知，制冷系數(shù)與增壓比有關(guān)。循環(huán)壓縮比愈小，制冷系數(shù)愈大，但是循環(huán)壓縮比減小會(huì)導(dǎo)致膨脹溫差變小從而使循環(huán)制冷量減小，如圖（b）中循環(huán)1-7-8-9-1的循環(huán)壓縮比較循環(huán)1-2-3-4-1的小，其制冷量（面積19911）小于循環(huán)1-2-3-4-1的制冷量（面積14411）。5.壓縮空氣制冷循環(huán)采用回?zé)岽胧┖笫欠裉岣咂淅碚撝评湎禂?shù)？能否提高其實(shí)際制冷系數(shù)？為什么？答：采

4、用回?zé)岷鬀]有提高其理論制冷系數(shù)但能夠提高其實(shí)際制冷系數(shù)。因?yàn)椴捎没責(zé)岷蠊べ|(zhì)的壓縮比減小，使壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響減小，因此提高實(shí)際制冷系數(shù)。6.按熱力學(xué)第二定律，不可逆節(jié)流必然帶來做功能力損失，為什么幾乎所有的壓縮蒸氣制冷裝置都采用節(jié)流閥？答：壓縮蒸氣制冷循環(huán)中，濕飽和蒸氣在絕熱膨脹過程中，因工質(zhì)中液體的含量很大，故膨脹機(jī)的工作條件很差。為了簡化設(shè)備，提高裝置運(yùn)行的可靠性，所以采用節(jié)流閥。7.參看圖 5，若壓縮蒸汽制冷循環(huán)按1-2-3-4-8-1 運(yùn)行，循環(huán)耗功量沒有變化，仍為h2-h1，而制冷量卻從h1-h5.增大到h1-h8，顯見是“有利”的。這種考慮可行么？為什么？答：過程

5、4-8熵減小，必須放熱才能實(shí)現(xiàn)。而4 點(diǎn)工質(zhì)溫度為環(huán)境溫度T0，要想放熱達(dá)到溫度Tc（8點(diǎn)），必須有溫度低于Tc的冷源，這是不存在的。(如果有，就不必壓縮制冷了)。8.作制冷劑的物質(zhì)應(yīng)具備哪些性質(zhì)？你如何理解限產(chǎn)直至禁用氟利昂類工質(zhì)，如R11、R12？答：制冷劑應(yīng)具備的性質(zhì)：對(duì)應(yīng)于裝置的工作溫度，要有適中的壓力；在工作溫度下氣化潛熱要大；臨界溫度應(yīng)高于環(huán)境溫度；制冷劑在T-s 圖上的上下界限線要陡峭；工質(zhì)的三相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度；比體積要??；傳熱特性要好；溶油性好；無毒等。限產(chǎn)直至禁用R11 和R12 時(shí)十分必要的，因?yàn)檫@類物質(zhì)進(jìn)入大氣后在紫外線作用下破壞臭氧層使得紫外線直接照射到地面，破壞原有的生態(tài)平衡。9.本章提到的各種制冷循環(huán)有否共同點(diǎn)？若有是什么？答：各種制冷循環(huán)都有共同點(diǎn)。從熱力學(xué)第二定律的角度來看，無論是消耗機(jī)械能還是熱能都是使熵增大，以彌補(bǔ)熱量從低溫物體傳到高溫物體造成的熵的減小，從而使孤立系統(tǒng)保持熵增