制冷与低温工程.docx

第一章  制冷的热力学基础1、分析高低温热源温度变化对逆向卡诺循环制冷系数的影响答：制冷系数与低温热源的温度成正比，与高低温热源的温差成反比当高低温热源的温度一定时，制冷系数为定值制冷系数与制冷剂的性质无关2、比较制冷系数和热力完善度的异同答：制冷系数与热力完善度的异同：1.两者同为衡量制冷循环经济性的指标；2.两者定义不同制冷系数为制冷循环总的制冷量与所消耗的总功之比热力完善度为实际循环的制冷系数与工作于相同温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数之比3.两者的作用不同制冷系数只能用于衡量两个工作于相同温度范围内的制冷循环的经济性，热力完善度可用于衡量两个工作于不同温度范围内的制冷循环的经济性4.两者的数值不同制冷系数一般大于 1，热力完善度恒小于 1第二章  制冷剂、载冷剂及润滑油1、为下列制冷剂命名：（1）CCI2F2 ：R12 （2）CO2 :R744 （3）C2H6 :R170 （4）NH3 :R717 （5）CBrF3 :R13（6）CHCIF2 :R22 （7）CH4 :R50 （8）C2H4 :R150 （9）H2O :R718 （10）C3H6R2702、对制冷剂的要求有哪几方面？答：1、热力学性质方面（1）在工作温度范围内，要有合适的压力和压力比。

即：PO>1at，PK 不要过大2）q0 和 qv 要大3）w 和 wv（单位容积功）小，循环效率高4）t 排不要太高，以免润滑油粘度降低、结焦及制冷剂分解2、迁移性质方面（1）粘度及密度要小，可使流动阻力减小，制冷剂流量减小2）热导率 3、物理化学性质方面（1）无毒，不燃烧，不爆炸，使用安全2）化学稳定性和热稳定性好，经得起蒸发和冷凝的循环变化，不变质，不与油发生反应，不腐蚀，高温下不分解3）对大气环境无破坏作用，即不破坏臭氧层，无温室效应4、其它原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜要大，可提高换热器的传热系数，减小换热面积3、简述对制冷剂热力学方面的要求1）在工作温度范围内，要有合适的压力和压力比即：PO>1at，PK 不要过大2）q0 和 qv 要大3）w 和 wv（单位容积功）小，循环效率高4）t 排不要太高，以免润滑油粘度降低、结焦及制冷剂分解4、简述对制冷剂物理化学性质方面的要求1）无毒，不燃烧，不爆炸，使用安全2）化学稳定性和热稳定性好，经得起蒸发和冷凝的循环变化，不变质，不与油发生反应，不腐蚀，高温下不分解3）对大气环境无破坏作用，即不破坏臭氧层，无温室效应5、简述氨制冷剂的性质。

1)、热力参数1t 临=133.0℃；t 凝=-77.9 ℃ ；ts=-33.3 ℃ 温度和压力范围适中1at 下，r=23343KJ/Kmol=1373KJ/Kg；qv 标=2161KJ/m32)、对人体有较大的毒性，有强烈的刺激性气味当氨蒸汽在空气中的容积浓度达到（0.5~0.6）%时，人在其中停留半小时即可中毒3)、有一定的燃烧性和爆炸性空气中的容积浓度达到（11~14）%时，即可点燃；达到（16~25）%时，可引起爆炸要求车间内工作区域氨蒸汽的浓度不大于 0.02mg/L4)、能以任意比例与水相互溶解但其含水量不得超过 0.2%5)、与油溶解度很小6)、氨对钢、铁不起腐蚀作用，但当含有水分时，会腐蚀锌、铜、青铜及其它铜合金，磷青铜除外7)、不影响臭氧层，制造工艺简单，价格低廉，容易获得6、简述氟里昂制冷剂的共同性质1)同种烃类的衍生物分子式中含有氢原子的个数越少，其燃烧性和爆炸性越小；含氯原子的个数越少，其毒性及腐蚀性越小2)、腐蚀性与水作用会慢慢发生水解，腐蚀含镁量大于 2%的镁、铝、锌合金3)、与水不溶4)、能溶解有机塑料及天然橡胶5)、绝热指数较氨小，t 排低6)、无毒，但当空气中含量超过 30%时，人在其中停留 1 小时会引起窒息。

7)、不太易燃，但遇到 400℃以上的明火，也会点燃R12 会分解出有毒的光气）8)、无色无味，泄漏时不易被发现11、共沸混合制冷剂有哪些特点？1)、在一定的蒸发压力下蒸发时，具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低2)、在一定的蒸发温度下，共沸混合制冷剂的单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的单位容积制冷量要大3)、共沸混合制冷剂的化学稳定性较组成它的单一制冷剂好4)、在全封闭和半封闭式制冷压缩机中，采用共沸混合制冷剂可使电机得到更好的冷却，电机温升减小12、简述对载冷剂选择的要求1)、载冷剂在工作温度下应处于液体状态，其凝固温度应低于工作温度，沸点应高于工作温度2)、比热容要大3)、密度要小4)、粘度小5)、化学稳定性好，在工作温度下不分解，不与空气中的氧气起化学变化，不发生物理化学性质的变化6)、不腐蚀设备和管道7)、载冷剂应不燃烧、不爆炸、无毒，对人体无害8)、价格低廉，易于获得，对环境无污染第三章  单级压缩蒸汽制冷循环1、画出最简单的蒸汽压缩式制冷循环的系统图、lgp-h 图及 T-S 图22、单级理论循环有哪些假设条件？• 答：单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：• 1、压缩过程为等熵过程；• 2、在冷凝器和蒸发器中无换热温差，蒸发、冷凝温度为定值；• 3、压缩机吸气为饱和气体，节流阀前为饱和液体；• 4、制冷剂在管道内流动时无阻力损失，与外界无热交换；• 5、节流过程为绝热节流，节流前后焓值相等3、分析节流阀前液体过冷对循环的影响。

答：节流阀前液体过冷，提高了循环的制冷系数，即提高了循环的经济性4、分析压缩机吸气过热对循环的影响答：吸气过热包括有效过热和无效过热对有效过热循环，循环的 ε′与无过热循环的 ε0 比较大小取决于△q0/  的大小如△q0/ ＞ ε0，则过热有利；△q0/ ＜ ε0 ，则过热不利无效过热使循环的制冷系数减小，经济性变差8、简述实际循环与理论循环的差别答（1）流动过程存在阻力损失；（2）制冷剂流经管道及阀门时与环境介质之间有热交换，尤其是节流阀以后，制冷剂温度降低，热量会从环境介质传给制冷剂，导致漏热，引起冷量损失3）热交换器中存在换热温差9、分析吸入管道阻力对循环的影响答：吸入管道—从蒸发器出口到压缩机吸入口之间的管道称为吸入管道吸入管道的压力降，会使吸气压力降低，引起：a、吸气状态的比体积增大，单位容积制冷量减小；b、压力比增大，压缩机的容积效率降低，理论比功增大结果导致制冷系数下降第四章 两级压缩和复叠制冷循环1、简述采用两级压缩和复叠式制冷循环的原因答：1、单级压缩蒸汽制冷循环压缩比的限制tK 一定，t0 降低，会使 P0 降低，导致压缩比增大，引起以下变化：⑴压缩机的容积效率降低，实际输气量减小，机器制冷量降低。

⑵压缩机排气温度升高，导致：①润滑条件恶化；②润滑油炭化，积炭堵塞油路；③润滑油挥发量增大，油进入系统，在换热器表面形成油膜，影响传热；④润滑油及制冷剂分解产生不凝性气体，影响系统3⑶压缩过程偏离等熵过程更大，使压缩机功耗增大⑷节流压差大，使节流损失增大，节流后制冷剂干度增大，制冷量减小2、 画出一次节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环的系统图、lgp-h 图，标明图中各设备的名称，分析其循过程和各部分的循环量3、 简述提高复叠式制冷循环性能指标的措施1、合理的温差取值低温下传热温差对循环性能的影响尤其重要蒸发器的传热温差一般不大于 5 ℃，冷凝蒸发器的传热温差一般为 5～10 ℃，通常取  5 ℃2、设置低温级排气冷却器其目的在于减小冷凝蒸发器热负荷，提高循环效率按其蒸发温度和制冷剂不同，循环的制冷系数可提高7％～18％，压缩机总容量可减小 6％～12％3、采用气－气热交换器气－气热交换器是用于将低温级排气与蒸发器的回气间进行热交换，以提高低温级压缩机的吸气温度，达到降低压缩机的排气压力，改善压缩机工作条件，减小冷凝－蒸发器热负荷的目的4、设置气－液热交换器（回热器）将蒸发器的回气与冷凝器出液之间进行热交换，使蒸发器的回气过热，冷凝器出液过冷。

高低温级均设可使循环的单位制冷量增大，同时增加压缩机的吸气过热，改善压缩机的工作条件压缩机吸入蒸汽的过热度应控制在 12～63 ℃，蒸发温度高时取小值，低时取大值在使用气－液热交换器尚不能达到上述过热度要求时，可加一个气－气热交换器配合使用5、低温级设置膨胀容器V便于系统停机后回收低温级制冷剂，避免系统压力过高膨胀容器的容积可由下式计算： p = (mxvp -Vxt )6、复叠式循环系统的启动特性vxvx - vpm3低温级系统停机时，制冷剂处于超临界状态，装置启动时，应先启动高温级，使低温级制冷剂在冷凝蒸发器内得以冷凝，使低温级系统内平衡压力逐渐降低当其冷凝压力不超过 16×102 时，可启动低温级在低温级系统设置膨胀容器的情况下，高温级和低温级可以同时启动第五章  其它制冷循环1、对吸收式制冷系统使用的工质对有何要求？答：吸收式制冷机的工质通常是采用两种不同沸点的物质组成的二元溶液，以低沸点（或易挥发）组分为制冷剂，高沸点组分为吸收剂，两组分统称“工质对” 最常用的工质对有溴化锂水溶液和氨水溶液1、对工质对的要求⑴两组分要能形成溶液，且为非共沸溶液；⑵吸收剂要有强烈的吸收制冷剂的能力；⑶两者沸点相差要大，高沸点的为吸收剂，低沸点的为制冷剂；⑷吸收剂的热导率要大，密度、粘度、比热容要小，化学稳定性要好，无毒，不燃烧、不爆炸，对金属材料的腐蚀性要小；4⑸对制冷剂的要求与蒸汽压缩式循环相同。

2、吸收式制冷机中使用的工质对按其中制冷剂的不同如何分类？分别适用于何种场合？答：按工质对中制冷剂的不同，大致可分为四类：⑴以水为制冷剂的工质对只能用于工作于 0℃以上的吸收式制冷机以 H2O-LiBr 的应用最为广泛⑵以氨为制冷剂的工质对最常用的是 NH3-H2O 工质对，水为吸收剂，氨为制冷剂，水具有强烈的吸收氨的能力适用于工作温度0℃以下的吸收式制冷机但两者沸点相差不大，需采用精馏技术提高氨蒸汽的纯度⑶以醇为制冷剂的工质对甲醇类工质对—化学性质稳定，热物性好，对金属无腐蚀溶液密度小，蒸汽压力高，气相中混有吸收剂，可燃，粘度大，工作范围窄⑷以氟利昂为制冷剂的工质对适用于工作温度在 0 ℃以下的太阳能吸收式制冷机无毒、无腐蚀、化学性质稳定高发生温度，低冷凝温度时用 R22-DMF（三甲替甲酰胺）；3、简述吸收式制冷机的工作原理答：吸收式制冷循环也和蒸汽压缩式制冷循环一样，利用液体的汽化潜热制冷蒸汽压缩式制冷循环—以机械功为代价；吸收式制冷循环—以热能为动力吸收式制冷机由发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、节流阀和溶液泵等设备组成发生器、吸收器和溶液泵—起着替代压缩机的作用，称热化学压缩器。