制冷原理试卷2012-2013答案

2012-2013学年第二学期
热能与动力工程专业2010级《制冷原理与设备》试卷
一、填空题（每空1分，共20分）
1．制冷剂的符号：CHF2Cl R22 、CO2R744 。

2．制冷剂具有环境可接受性，主要体现在不破坏臭氧层（臭氧破坏指数应为0）和不是温室气
体（温室效应指数应为0）.。

3．冷却液体型干式蒸发器的传热管内流动的是制冷剂，管外流动的是载冷剂。

4．膨胀机构主要有手动调节阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管和浮球调节阀。

5．在两级压缩制冷循环中，为了降低高压级压缩机的吸气温度，需要采用中间冷却器。

6．润滑油分离器的作用是分离压缩机排气中所夹带的润滑油。

7．膨胀容器用于复叠式制冷机的低温部分。

8．在回热循环的回热器中，从蒸发器出来的制冷剂低温蒸气与从冷凝器出来的高温制冷剂液体进行热交换。

9．制冷系数（COP）是制取的冷量与所消耗的功之比。

10．在进行换热器传热系数计算时，除了内外侧对流换热系数、管壁的导热系数外，还需考虑传热表面的污垢热阻。

11．设计一个两级压缩制冷系统，制冷量已知，其中间温度是按制冷系数（性能系数COP）最大来确定。

12. 大多数物质在标准蒸发温度下蒸发时，其摩尔熵增Δs的数值都大体相等。

13. 有害过热是指从蒸发器流出的制冷剂，在进入压缩机之前吸收了外界环境的热量，使制冷剂温度升高，造成制冷循环经济性下降。

二、选择题（每题1分，共10分）
1. ODP、GWP均为0的制冷剂是A 。

A、R718
B、R22
C、R134a
2. 制冷剂通过节流机构时，制冷剂的变化为B 。

A、压力下降、温度不变、焓值不变
B、压力下降、温度下降、焓值不变
C、压力不变、温度下降、焓值减少
3. 热力完善度是 A 制冷循环的制冷系数与 A 的制冷系数的比值。

A、同热源温度、逆卡诺循环
B、同热源温度、实际循环
C、理论、实际循环
4. 蒸发温度不变时，冷凝温度提高，会引起制冷系数A 。

A、降低
B、升高
C、可能升高，也可能下降，与制冷剂本身的性质有关
5. 配制的盐水浓度应满足它对应的析冰温度比蒸发温度A 。

A、低5～8℃
B、低20℃以上
C、高5～8℃
6. 氟利昂腐蚀 C 。

A、钢铁
B、铜及铜合金
C、天然橡胶、树脂、塑料
7. R407C制冷剂是 C 。

A、单一制冷剂
B、共沸混合制冷剂
C、非共沸混合制冷剂
8. 风机安装在顶部的蒸发式冷凝器空气进入的方式为 B 。

A、吹入式
B、吸入式
C、自然对流式
9. 1kg制冷剂在冷凝器中放出的热量称为 A 。

A、单位冷凝热负荷
B、单位制冷量
C、冷凝器热负荷
10. 制冷剂在标准大气压（101.32kPa ）下沸腾的温度称为 B 。

A、蒸发温度
B、标准沸点
C、沸腾温度
三、判断题（每题1分，共10分）
1．氟系统的冷凝压力与蒸发压力的比值超过10，就要采用两级压缩制冷循环。

（√）
2．冷却液体型的直管式干式蒸发器每一流程的管子数相等。

（×）
3．复叠式制冷机的高温部分和低温部分的制冷剂是相同的。

（×）
4．蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式制冷都是利用液体气化的吸热效应而实现制冷的。

（√）5．制冷剂在蒸发器中一次流动就全部汽化的蒸发器称为满液式蒸发器。

（×）
6．热力膨胀阀是根据蒸发器出口制冷剂过热度来调节供液量的。

（√）
7．制冷剂蒸气在单根水平管外凝结换热系数的计算公式是：
25
.0
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
∆=
tl c
h c β
（W/m2.℃）（√）
8．制冷剂在冷凝器中的放热量小于在蒸发器中的吸热量。

（×）
9．各种制冷剂采用回热循环，其制冷系数都提高。

（×）
10．空气冷却式冷凝器和冷却空气式蒸发器的翅片间距应相同。

（×）
四、问答题（共45分）
1.画出单级蒸气压缩式回热循环系统图，叙述其工作原理。

并将循环表示在压焓图和温熵图上。

（8
分）
答：
A-压缩机 B-冷凝器 C-节流阀 D-回热器 E-蒸发器
工作过程：蒸发器中的制冷剂液体在低压、低温下吸收了被冷却物体的热量而蒸发，产生的低压制冷剂蒸气进入回热器，吸收从冷凝器来的高压液体的热量后被压缩机吸入，经压缩后成为高压气体进入冷凝器，在冷凝器中制冷剂放出热量被凝结为液体，高压液体进入回热器，放出热量后的过冷液体经膨胀阀节流降压，成为湿蒸气后进入蒸发器。

2.分析制冷系统中，制冷剂的溶油性和溶水性的优缺点。

（6分）
答：溶水性：①难溶于水（如氟里昂）当含水量超过其溶解度时，游离态的水会在低温下结冰，发生冰堵现象。

②溶于水（如氨）制冷剂会发生水解作用，生成的物质对材料具有腐蚀性危害。

溶油性：①溶油性好（完全溶解）
在传热表面不会形成油膜，传热效果好，但会使油变稀，润滑表面的油膜太薄或形不成油膜，与润滑油溶解性好的制冷剂应采用粘度高的润滑油。

制冷剂与油形成溶液，相同压力下会使蒸发温度升高，蒸发器的制冷效果下降。

②溶油性差（有限溶解）
在传热表面会形成油膜，影响传热效果，制冷剂与润滑油出现分层现象。

如果制冷剂比油重，如采用满液式蒸发器，会出现回油困难。

3.按照冷却介质的种类冷凝器可以分为哪几类？画出卧式壳管式冷凝器的结构图。

（6分）
答：按冷却介质的种类分类：
水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝器、淋激式和蒸发式冷凝器
4．按制冷剂在蒸发器中的充满程度和蒸发情况，蒸发器可以分为哪几种？比较各种蒸发器的主要特点。

（10分）
答：再循环式蒸发器、干式蒸发器（非满液式蒸发器）、满液式蒸发器、淋激式蒸发器
再循环式蒸发器：高压液体经节流阀后首先进入气液分离器中，在其中分离蒸气后，将液体送入蒸发器中。

优点：蒸发管子的内壁完全湿润，因而有高的换热系数。

缺点：体积大，充灌量过大，润滑油难于返回压缩机，在用泵输送液体的再循环式蒸发器中，有密封泵等设备。

干式蒸发器：优点：充灌量小，系统中不需要储液器或只要小的储液器，便于把蒸发器中的润滑油排回压缩机；缺点：受管内制冷剂的润湿程度的影响，干式蒸发器的传热系数较低。

满液式蒸发器：优点：结构简单，制造方便，传热性能好；缺点：制冷剂充灌量大，有静液高度影响，使蒸发温度提高，对于溶油的制冷剂，油难排出，用于船舰上时，由于液面摇摆容易造成冲缸事故。

淋激式蒸发器：优点：减小制冷剂充灌量，可以消除静液高度的影响，消除了因为高液位造成的液体上、下部温度的不均匀，；缺点：增加了泵和管系，设备费用高。

5．某双级压缩制冷系统，制冷剂为R717，要求（1）画出制冷系统原理图；（2）在压焓图上表示循环；（3）推导高低压级流量比。

（15分）
答：（1）
（2）
（3） 7352h q h q h q h q mD mG mG mD +=+
)()(5372h h q h h q mG mD -=-
5372h h h h q q mD mG --= 5
372h h h h q q mD mG --=
五、计算题（15分）
已知一制冷系统的制冷量为30kW ，制冷剂R22，冷凝温度35℃，出冷凝器时制冷剂有3℃过冷，蒸发温度为-20℃，有害过热5℃，求：单位制冷量0q 、单位容积制冷量v q 、理论比功0w 、制冷剂循环量m q 、压缩机理论输气量vh q 、压缩机理论功率0P 、压缩机轴功率e P 、冷凝器热负荷k Q 、制冷系数0ε和s ε（或性能系数COP 0和COP s ）（已知λ=0.68，ηi =0.80，ηm =0.82）
解：将循环表示在压——焓图上，确定各状态点参数
P 0=2.448 bar p k =13.548bar
h 0=397.48kJ/kg h 1= 402 kJ/kg v 1=0.1m 3/kg
h 2=445 kJ/kg t 2=65℃ t 3=32℃ h 3=h 4=239.22kJ/kg
① 单位制冷量 q 0=h 0-h 4=158.26 kJ/kg
② 单位容积制冷量 q v =q 0/v 1=1582.6 kJ/m 3
③ 理论比功 w 0=h 2-h 1=43 kJ/kg
④ 制冷剂循环量 q m =Q 0/q 0=0.19kg/s
⑤ 压缩机理论输气量 q Vh = q m v 1/λ=0.028 m 3/s
⑥ 压缩机消耗的理论功率 P 0= q m w 0=8.17 kW
⑦ 轴功率 P e = P 0/ηi ηm =12.45 kW
⑧ 冷凝器热负荷 Q k = q m (h 2s -h 3)=41.14 kW
h 2s =h 1+(h 2-h 1)/ ηi =455.75 kJ/kg
⑨ 理论循环制冷系数 ε0=q 0/w 0=3.68
(实际循环的制冷系数 εs =ε0ηi ηm =2.41)。