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制冷技术复习题第一部分第1章 ：蒸汽压缩式制冷的热力学原理 1为什么说逆卡诺循环难以实现？蒸汽压缩式制冷理想和实际循环为什么要采用干压缩、膨胀阀？ 逆卡诺循环的传热过程为无温差传热，而实际传热过程存在温差。采用干压缩-P6 （1）（2）采用膨胀阀-液态制冷剂膨胀过程膨胀功不大，而且机件小，摩擦损失又相对较大，为了简化制冷装置以及便于调节进入蒸发器的制冷剂流量，采用膨胀阀代替膨胀机。2对单级蒸汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？ 1）理论循环假定：压缩过程是等熵过程；节流过程是等焓过程；冷凝器内压降为零，出口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，出口为饱和蒸汽，传热温差为零；工质在管路状态不变，压降温差为零。 2）区别：实际压缩过程是多变过程；冷凝器出口为过冷液体；蒸发器出口为过热蒸汽；冷凝蒸发过程存在传热温差tk=t+tk,to=t-to。3什么是制冷循环的制冷效率？制冷系数？COP值？什么是热泵的供热系数？ 制冷效率：理论循环制冷系数与理想循环制冷系数之比。制冷系数：制冷量与压缩机耗功率之比。COP：实际制冷循环的性能系数，= 制冷量与输入功率之比。热泵的供热系数：供热量与压缩机耗功率之比。4为什么要采用回热循环？液体过冷，蒸汽过热对循环各性能参数有何影响？ 画出回热式蒸气压缩式制冷循环工作流程图。 为了保证膨胀阀前的液态制冷剂有一定的过冷度同时保证进入压缩机前的的气态制冷剂有一定的过热度常采用回热循环。液体过冷蒸汽过热会增加制冷能力，同时也会增加耗功量，因此理论制冷系数是否提高与制冷剂的热物理性质有关，一般对节流损失打的制冷剂如氟利昂是有利的，对氨则不利。5TO（蒸发温度）TK（冷凝温度）的变化对循环各性能参数有何影响？ 随着冷凝温度的降低和蒸发温度的升高而升高，随着冷凝温度的升高和蒸发问的降低而降低。6为什么要采用双级压缩制冷？该循环的特点？ 为了减少过热损失，常采用多级压缩。特点：低压饱和蒸汽险被压缩至中间压力P1，经过冷却再被压缩至P2，直至压缩至冷凝压力，这样不但降低了压缩机的排气温度，而且可以减少过热损失，减少总的耗功量，过低压差越大，节能效果越明显。7一次节流，中间完全冷却/中间不完全冷却的两级压缩制冷循环宜采用何种工质？其P-H图，T-S图是怎么样的？其制冷系数是多少？ 工质：氨 制冷系数的推导过程：8如何确定两级压缩的中间压力？ Pm=根号下P1P29. 为减少节流损失和过热损失，蒸气压缩式制冷循环可以采哪些改善措施？（1） 采用再冷却液态制冷剂可以减少节流损失（2） 采用膨胀机回收膨胀功可以降低所消耗的功率（3） 采用多级压缩可以减少过热损失10. 复叠式制冷装置中低温部分和高温部分使用的制冷剂能对调吗?为什么?不能。因为高温级制冷剂的蒸发温度必须低于低温级制冷剂的冷凝温度才能保证复叠制冷循环的发生，不能对调。11. 用压焓图分析说明，采用回热循环是否一定能够提高制冷循环的制冷系数？12.有一R22回热系统，为了降低压缩机的排气温度，将一部分冷凝液体经节流后进入压缩机吸气管（如图1所示），设回热循环g的冷凝温度为tk、蒸发温度为to，制冷剂在蒸发器与冷凝器出口、压缩机吸入口均为饱和状态，试证明该回热循环的制冷系数等于采用相同制冷剂R22且蒸发温度为to、冷凝温度为tk的基本理论制冷循环的制冷系数。并画出该回热循环的压焓示意图。12346578冷却水压缩机回热器蒸发器节流阀节流阀冷凝器图1113. 某制冷系统需制冷量40kW，采用 R22 压缩制冷，工作条件如下： 蒸发温度 t05 ,冷凝温度 tk40 ,再冷温度 trc35,压缩机吸气温度 tl10 ,试进行理论制冷循环的热力计算。 (参看课本例题和作业题)14. 某空调制冷系统，采用回热式蒸气压缩制冷理论循环。载冷剂为水。已知制冷剂的体积流量为0.0968m3/s。其工作条件为蒸发温度0，蒸发器出口制冷剂为干饱和蒸气；冷凝温度为40，冷凝器出口为制冷剂饱和液体。制冷循环各状态点的状态参数如右表。（1）该蒸气压缩制冷理论循环机组制冷量为多少？（2）如果冷冻水温差为5，则冷冻水流量为多少？（参数见右表）15. 一理想制冷循环，被冷却物的温度恒为5，冷却物的温度恒为35，两个传热过程的传热温差均为5，试问：（a）逆卡诺循环的制冷系数为多少？（b）当考虑温差时，两个等温过程和两个绝热过程组成的制冷循环的制冷系数为多少？（c）制冷效率又为多少？16. 一台R22制冷装置，可从水冷冷凝器中旁通一股过热蒸气进入蒸发器入口以实现容量控制，其压焓图如图1-26所示。（1）请根据压焓图绘制该装置的工作流程图。（2）已知：压缩机的蒸气循环量为0.5kg/s，其他数据如图所示，试计算该装置在没有热气旁通时的制冷量和制冷系数。（3）在容量调节时，若蒸气旁通量为压缩机循环量的20%，且旁通蒸气的比焓h6=417.1kJ/kg，请计算此时该装置的制冷量和制冷系数。（4）根据计算结果评述该容量调节方式的优缺点。17. 将一级节流、中间不完全冷却的双级压缩制冷循环表示在lg p-h和T-s图上，并推导该循环的理论制冷系数th 的计算公式。第2章 ：制冷剂、载冷剂和润滑油 1.对制冷剂、载冷剂有什么要求？ 对制冷剂 ： 热力学性质：制冷效率高，压力适中，单位容积制冷能力大，临界温度高。 物理化学性质：与润滑油的互溶性，导热系数、放热系数高，密度、粘度小，相容性好 环境友好性能：ODP低、GWP低、大气寿命短等。其他：制冷剂应无毒、不燃烧、不爆炸且廉价易购。对载冷剂：物理化学性质要求：（1）在使用温度范围内，不凝固、不气化；（2）无毒，化学稳定性好，对金属不腐蚀；（3）比热大，输送一定冷量所需流量小；（4）密度小，粘度小，可减少流动阻力，降低循环泵消耗功率；（5）导热系数大，可减少换热设备传热面积；（6）来源充足，价格低廉。2.常用的制冷剂、载冷剂有哪些？各自有什么特性？ 制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟里昂、水和少数碳氢化合物等。（特性）常用载冷剂有：水、盐水、乙二醇或丙三醇等有机物的水溶液。（特性）3.什么叫CFC？对臭氧层有何作用？ CFC：全卤化氯氟烃。如R11和R12等对大气臭氧层破坏严重。4.蒙特利尔议定书中规定哪些制冷剂要被禁用？ CFCs（R11和R12）和HCFCs（R22、R123）等。5.什么叫共沸/非共沸制冷剂？ 共沸：在给定压力下其蒸发温度或者冷凝温度为定值。非共沸：在给定压力下不存在单一的蒸发温度或冷凝温度。6.润滑油的功能是什么？与制冷剂是何种关系（互溶/不溶）？ 功能：1）减少摩擦；2）带走摩擦热；3）减少制冷剂泄露；4）消声降噪。分为有限溶于制冷剂和无限溶于制冷剂两大类。7. 制冷剂的单位容积制冷量对制冷装置有何影响？ 制冷剂单位容积制冷量越大，产生一定冷量时所需制冷剂的循环量越小，可以减少压缩机的尺寸。一般对于大中型制冷压缩机而言希望制冷剂单位容积制冷量大，而对于小型制冷压缩机或者离心式制冷压缩机而言有时尺寸太小反而引起制造上的困难，因此要求单位容积制冷能力小一些比较合理。8 .何谓“冰塞”？如何防止？哪些制冷剂可能产生“冰塞”现象？不同制冷剂溶解水的能力不同。氨可以溶解比它本身大许多倍的水，生成的溶液冰点比水的冰点低，因此在运转的制冷系统中不会引起结冰而堵塞通道。氟利昂很难与水溶解，烃类制冷剂也难溶解于水。例如，在25时，水在R134a液体中只能溶解0.11%（质量分数）。当制冷剂中的水的含量超过上述百分数时，就会有纯水存在。当温度降到0以下时，水就会结成冰，堵塞节流阀或毛细管的通道，形成“冰堵”，致使制冷剂不能正常工作 因此，氟利昂制冷剂可能产生冰塞现象。9. 用空气、水或盐水作载冷剂（冷媒）时各有什么优缺点？空气：优点：流动阻力小，导热系数小，来源充足；缺点：比热小。水：优点：比热大；缺点：只能适用于高于0度的条件盐水：优点：比热大，温度适用范围比水大；缺点：易造成管材腐蚀。10. 常用的制冷系统管材？各适用的制冷剂？ 答：常用的制冷系统管材有：无缝钢管，紫铜管和黄铜管。 适用对象 无缝钢管：氨，二氧化碳 紫铜管和黄铜管：氟利昂，二氧化碳第三章：制冷压缩机 1.常见的制冷压缩机的分类？特点？工作原理？ 答：根据制冷压缩机的工作原理，可分容积式和离心式两大类。在容积型压缩机中，气体压力靠可变容积被强制缩小来提高，常用的容积型压缩机 有往复式活塞式压缩机回转式压缩机、螺杆式压缩机及滚动转子式压缩机。在离心式压缩机中，气体压力表的提高是由气体的动能转化而来，常用的有离心式压缩机。2.开启式、半封闭式、全封闭式压缩机有何异同？ 答：在结构上来说，开启式压缩机与原动机分装，容易拆修；半封闭式压缩机的电机 外壳和压缩机曲轴箱构成一个密闭空间，从而取消轴封装置，并且可以利用吸入低温蒸汽来冷却电机绕组，改善了电动机的冷却条件，然而压缩机部分可拆装的，这样是便于压缩机的检修；全封闭式压缩机的压缩与电动机共用一个主轴，二者组装在一个刚制壳内，电动机在吸入蒸汽冷却下运动。结构紧凑、噪声低、多用于冰箱和小型空气调节机组。 3.为什么活塞式压缩机会有余隙容积？它对压缩机性能有何影响？能不能消除？ 答：活塞式制冷压缩机的余隙容积是因为在气缸与气阀和活塞与气缸之间存在着间隙，余隙是不可消除的，因为余隙容积的存在是为了防止活塞和气缸产生过大的撞击而造成的事故，余隙容积的存在可以使压缩机高压端吸入的蒸汽比容增大，减少蒸汽的吸入量，因此，余隙容积的存在增加了压缩机的工作效率。4.影响压缩机输气系数的主要因素有哪些？ 答：影响压缩机输气系数的主要原因有：一、余隙容积的影响；二、吸排阻力的影响；三、吸入过热蒸汽的影响；四、泄漏的影响。5.什么是指示功率？轴功率？什么是总效率？答：由原动机到压缩机主轴上的功率称为轴功率Ne，其中一部分直接用于压缩气体，称为指示功率ni；总效率是指指示效率与机械效率的乘积称为压缩的轴效率ne=ni.nm。 6.活塞式制冷机和螺杆式制冷压缩机各自是如何进行冷量调节？答：活塞式制冷机是根据运行条件的变化，通过顶杆启阀机构改变压缩机工作气缸的数目，以达到调节冷量的目的。 螺杆式制冷压缩机的能量调节多采用滑阀调节，其基本原理是通过滑阀的移动使压缩机阳、阴转子齿间的工作容积，在齿间接触线从吸气端向排气端移动的前一段时间内，仍与吸气口相通，使部分气体回流至吸气口，即减少了螺杆有效工作长度达到能量调节的目的。 7.什么是螺杆式压缩机的阴/阳转子？喷油有何作用？ 答：螺杆式制冷压缩机是靠一对互相啮合的转子（螺杆）来工作的，转子表面是螺旋形，主动转子端面上的齿形为凸形（即阳转子亦是功率输入转子），从动转子端面上的齿形是凹的（即为阴转子）。 喷油的作用是冷却气缸壁，降低排气温度，润滑转子，并在转子及气缸壁面之间形成油膜密封，减小机械噪声。 8.单螺杆式压缩机与双螺杆压缩机的性能如何？ 答：单螺杆式压缩机是在双螺杆式制冷压缩机的基础上，不断改进、完善，形成一个新机种。其结构类似机械传动的蜗轮蜗杆，但其作用不是机械传动，而是用来压缩气体。单螺杆工作过程与容积式压缩机类似，有吸气、压缩、排气三个过程，也采用滑阀进行能量调节，容量可在10%100%的范围内进行无级调节。 双螺杆式压缩机是通过一对互相啮合的螺杆来工作的，因此，在运行时产生较大的轴向力，必须采用平衡措施，通常在两转子的轴上设置推力轴承。另外，阳转子上轴向力较大，还要加装平衡活塞予以平衡。其工作过程是随着转子的旋转，吸、排气口可按需要准确地使转子的齿槽和吸、排气腔连通或隔断，周期性地完成进气、压缩、排气过程。能力调节的范围也是10%100%，且为无级调节，当制冷量为50%以上时，功率消耗与制冷量近似正比关系，而在低负荷下运行则功率消耗较大。9. 离心式制冷压缩机的工作原理是什么？何谓离心式压缩机的喘振？如何避免？答：离心式压缩机是靠电机运转时带动叶轮高速运转而产生离心力的作用，使低压气态制冷剂从侧面的吸入口被吸入，因高速旋转产生的离心力使其气体获得极大的动能从叶轮流出，通过扩压器使其流速降低，随着断面的增大，能量的转变，使气体获得较大的压能而压力升高，直至排出。 喘振是离心式空压机运行在某一工况下产生的特有现象。当进入空压机的空气流量不能使空压机产生足够的压力,以至于外部系统(外部管路)的压力大于空压机内部的压力,导致逆止阀关闭。这时,空压机没有输出,空气在空压机内部积累,压力不断增加,直到积蓄的压力大于外部系统的压力时,空压机内部压力冲开逆止阀排出。气体排出后由于没有足够的空气使空压机维持连续的输出,空压机内部压力下降,逆止阀关闭,空气重新在空压机内部积累,直到积累的压力足够时,再次排出,如此反复,导致输出的压力和电机负荷剧烈波动、逆止阀频繁动作,机器发出砰砰的声音,这种现象就叫喘振。当需要压缩机的制冷量调节到喘振点以下时，从压缩机出口引出一部分气态制冷剂，不经冷凝直接旁流至压缩机吸气管，这样，既可以减少通入蒸发器的制冷剂流量，以减少制冷量，又不致使压缩机的输气量过小，从而防止喘振发生。10. 一个制冷系统，在运行过程中，由于冷却塔换热效率下降，导致冷却水进入冷凝器的温度升高，假设蒸发温度t0不变，请分析由于冷却水温度升高导致制冷机性能将发生怎样的变化冷凝温度升高，冷凝压力升高，制冷量不变，但耗功量增大，制冷系数减小。11.压缩机的工况变化后，为什么其轴功率和制冷量会发生变化 ?工况变化后，冷凝温度或蒸发温度会发生变化，各状态点的焓值也会发生变化，对应的制冷量或者耗功量也会随焓值的变化而变化。12. 在单级蒸气压缩制冷系统中，忽略冷凝器和蒸发器的沿程阻力和局部阻力，已知：压缩机电机频率为50Hz时的理论输气量=0.1m3/s，容积效率=0.8，压缩过程的指示效率=0.9，且=0.85；其他条件如图3-45所示（图中12s与56s为等熵压缩过程）。计算回答下列问题：（1）忽略蒸发器至压缩机之间的吸气管阻力，其制冷循环为123 41。计算该系统的制冷量01、电机输入功率、制冷系数。（2）考虑蒸发器至压缩机之间的吸气管阻力，其制冷循环变为563415，设压缩机容积效率、指示效率以及电机及其传动过程的综合效率不变，请问此时该系统的制冷量02、电机输入功率以及制冷系数又各为多少？（3）设压缩机的理论输气量正比于电机频率，欲使01=02，请问此时电机的运行频率应调整为多少Hz？第五章：节流机构、辅助设备、控制仪表各阀门 1.节流机构的作用？ P1232.几种常见的膨胀阀结构？工作原理？应用场合？1）手动膨胀阀，阀芯为针形椎体或具有V形缺口的椎体，阀杆采用细牙螺纹，旋转手轮时可使阀门开度缓慢增大或者减小。在氨制冷系统、试验装置或安装在旁路中作为备用节流装置情况下还有少量使用。 2）浮球式膨胀阀，依靠浮球室汇总的浮球因液面的降低或者升高，控制阀门的开启或关闭。用于满液式蒸发器和水箱式蒸发器，控制制冷剂液化。3）热力膨胀阀，通过蒸发器出口气态制冷剂的过热度控制膨胀阀的开度，广发应用于非满液式蒸发器。4）电子膨胀阀，利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或者电流，进而达到调节供液量的目的。3.热力膨胀阀按使用条件分哪两种？它们在结构上有什么区别？有于什么场合？ P1244.热力膨胀阀和毛细管感温包如何安装？ 热力膨胀阀安装位置应靠近蒸发器，阀体应垂直防止，不可倾斜，更不可颠倒安装。感温包安装在蒸发器出口、压缩机吸气管段上，并尽可能安装在水平管段部分。但必须注意不可置于有积液和积油之处。5.辅助设备中，哪些是氨/氟里昂系统专有的，哪些又是共有的？ 答：氨系统专有的有：集油器；气液分离器；空气分离器（又名不凝性气体分离器）；过滤器；紧急泄氨器。 氟里昂系统专有的有：干燥过滤器；易熔塞；回热热交换器。 两者共有的有：润滑油分离器；高压贮液器；安全阀；中间冷却器。 6.空气分离器的作用？ 制冷系统在运行时，冷凝器和高压储液器中会积存一些空气和其他不凝结性气体。这些混合气体不但妨碍冷凝器的传热效率，而且还增加了压缩机的能耗。空气分离器就是通过冷却的方式，使混合气体中的氨气凝结成氨液，将空气与不凝性气体分离掉。