制冷原理作业期末考试复习资料

制冷原理期末考试简答题名词解释计算题
1、什么是焦耳汤姆逊效应？为什么会产生这样的效应？
2、为何绝热膨胀之后，气体温度一定下降？
3、制冷系统中“镀铜”产生的原因？
4、制冷系统中“冰堵”产生的原因？
5、氟利昂制冷机中，不采用满液式蒸发器，一般采用蛇管式蒸发器，且蒸气从下引出，为什么？
6、使用R134a时应注意的方面有哪些？
1、答：实际气体节流后温度发生变化的现象称为“焦耳汤姆逊效应”。

理想气体焓值仅是温度的函数，由于节流是一个等焓过程，因此理想气体节流时温度保持不变。

对于实际气体而言：d h=d(u k+u p+pv)=0，由于节流过程前后焓不变，即d h=0，因此d u k=-d u p-d(pv)，实际气体的pv值变化无常，因此u k的变化趋势不确定，表明实际气体经过节流后温度变化趋势不明确。

2、答：气体绝热膨胀过程中，对外输出功；在膨胀过程中，气体的比容增大，气体分子间的相互作用增大导致分子内位能增加。

由于整个膨胀过程是绝热的，因此对外输出的功以及分子内位能的增加只能来自于分子内动能的降低，所以绝热膨胀过程气体分子内动能降低，气体温度下降。

3、答：氟利昂与润滑油的混合物能够水解，当制冷剂在系统中与铜或铜合金部件接触时，铜离子便溶解于混合物中，当制冷剂和钢或铸铁部件接触时，被溶解的铜离子又会析出，沉浸在钢铁部件上，形成一层铜膜，即所谓的“镀铜”。

4、答：不同制冷剂溶解于水的能力不同，当制冷剂中水的含量超过制冷剂中水溶解度的上限值时就会有纯水存在。

当温度降到0℃以下时，水就会结成冰，堵塞节流阀或毛细管通道，形成“冰堵”，致使制冷机不能正常工作。

5、答：有些氟利昂制冷剂与矿物类润滑油有较好互溶性，润滑油与制冷剂不会产生分层现象，因此无法进行油分离。

当润滑油与制冷剂一同进入蒸发器后，对于满液式蒸发器，制冷剂在蒸发器的壳体内蒸发，由于润滑油与制冷剂的蒸发压力与蒸发温度不同，随着制冷剂不断蒸发离开蒸发器，在蒸发器底部润滑油的浓度越来越高，导致蒸发温度和蒸发压力上升、传热系数降低。

当采用蛇管式蒸发器时，液态制冷剂在蒸发器的蛇形管道内蒸发，同时制冷剂蒸气从下端引出，有利于及时带出润滑油，使润滑油与制冷剂蒸气一同回到压缩机中，因此可以避免上述蒸发温度、蒸发压力上升以及传热系数降低的现象。

6、①R134a与矿物类润滑油不相溶，当使用矿物润滑油时要在冷凝器或高压储液器后进行油分离；
②R134a中水的溶解度上限为0.11%，要对其进行干燥处理，否则水的含量超过上限值，有可能
会引起冰堵现象；
③R134a系统中，当水分存在时，在润滑油等作用下，将会产生酸性物质，对金属产生腐蚀作用，
或产生“镀铜”现象，因此必须对R134a进行干燥与清洁处理；
④R134a对氟橡胶的影响较大，因避免使用；
⑤R134a中无氯原子，因此无法用传统的电子检漏仪检漏，因使用专门适合于R134a的检漏仪。

1、试述单级蒸气压缩式制冷理论循环的基本假设。

2、试解释什么是回热制冷循环？为什么氨制冷系统不采用回热循环？
3、某空调系统采用单级蒸气回热式压缩制冷循环，制冷剂为R12，工作参数为：蒸发温度t0=0℃，
冷凝温度t k=40℃，压缩机吸气温度t1=15℃，循环的制冷量Q0=20kW，试对制冷循环进行热力计算（蒸发器单位制冷量、压缩机比功、制冷系数、制冷剂流量、冷凝器单位热负荷、冷凝器热负
荷、回热器热负荷、压缩机消耗的
4、为什么将节流装置前的液态制冷剂过冷？
5、蒸发器相对冷凝器的特殊之处。

1、答：蒸汽压缩式制冷理论循环的基本假设：
①压缩过程为等熵过程，不存在不可逆损失；
②在冷凝器与蒸发器中的无传热温差，即制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度，制冷剂的蒸发温度等于被冷却介质的温度，且冷凝温度与蒸发温度为定值；
③制冷剂流过节流装置时，与外界没有热交换，且流速变化很小，可以忽略不计；
④离开蒸发器、进入压缩机的制冷剂蒸汽为饱和蒸汽；离开冷凝器、进入节流装置的制冷剂液体为饱和液体；
⑤制冷剂在管道中流动时，无流动阻力损失，忽略动能变化；除蒸发器、冷凝器中的管子外，制冷剂与管外介质无热交换。

2、答：回热循环：在制冷系统中增加一个气-液热交换器，利用蒸发器出口的低温制冷剂蒸气冷却从冷凝器流出的制冷剂液体，使得高压制冷剂液体过冷，同时使低压低温制冷剂蒸气有效过热，这种循环称为回热循环。

原因：
①如果要使回热循环的单位容积制冷量及制冷系数比无回热循环高，需要满足c p0T0＞q0，这与制冷剂的物性有关，对于氨制冷剂而言，不满足；
②采用回热循环后，压缩机吸入氨蒸气的温度升高，在同样压缩比的情况下，会导致排气温度上升，使润滑油的使用条件恶化。

综合以上两点，氨制冷剂不适合采用回热制冷循环。

3、答：首先需确定状态点的状态参数：
根据t0=0℃确定饱和蒸汽状态点1′的焓值，
h1′=352kJ/kg
等压线p0与t1=15℃等温线的交点，即压缩机吸气状态点1，其中，
h1=362kJ/kg，v1=0.06m3/kg
过点1的等比熵线与等p k线的交点即为压缩机排气状态点2，其中，
h2=384kJ/kg
等p k线与饱和液体线的交点为冷凝器出口、回热器入口状态点3，其中
h3=239kJ/kg
回热器中冷凝器出口饱和液体的放热量与蒸发器出口饱和蒸气的吸热量是相等的，即
h3-h3′=h1- h1′
可求出：h3′=230kJ/kg
过状态点3′做等焓线与等p0线相交状态点为4，且
h4=h3′=230kJ/kg
根据以上状态点的状态参数，可求出：
①蒸发器单位制冷量q0= h1′-h4=122kJ/kg；
②压缩机比功w0=h2-h1=22 kJ/kg
③制冷系数ε0= q0/ w0=5.55
④制冷剂质量流量q m=Q0/q0=20/122=0.164kg/s
⑤冷凝单位热负荷q k=h2-h3=145 kJ/kg
⑥冷凝器热负荷Q k=q m q k=0.164×145=23.78kW
⑦回热器热负荷Q h=q m（h1- h1′）=0.164×（362-352）=1.64kW
⑧压缩机消耗的理论功率P0=q m w0=0.164×22=3.61kW
4、答：节流装置前的液态制冷剂过冷的原因：
①实际过程中，制冷剂流过连接冷凝器和节流装置的高压液管时会产生压降，如果从冷凝器流出的
制冷剂为饱和液体，在产生压降后会有一部分制冷剂闪蒸，导致进入节流装置的制冷剂处于两相状态，这会造成节流装置工作能力的下降；若从冷凝器流出的制冷剂具有一定过冷度，在产生压降后，就可以避免出现闪蒸；
②若进入节流装置的制冷剂为饱和液体，在经过节流过程后，由于制冷剂液体压力下降，一部分液
态制冷剂闪蒸气化，造成制冷系统的单位制冷量下降，降低制冷循环的经济性；若进入节流装置的制冷剂液体具有一定的过冷度，在经过节流过程后，节流损失可减小，提高循环经济性。

5、答：①蒸发器的工作温度低，而冷凝器的工作温度高，蒸发器在同样传热温差下因传热不可逆有效能损失要比冷凝器更大；
②蒸发器在低压侧工作，蒸发器中制冷剂的流动阻力对制冷量与性能系数的影响也比冷凝器严重；
③与冷凝器不同的是蒸发器是“液入气出”，采用多路盘管并联时，进入的液体在每一管程中能否均匀分配是必须考虑的，如果分液不均匀则无法保证蒸发器全部传热面积的有效利用；
④冷却空气的蒸发器由于空气经过时温度降低，在蒸发器表面会出现凝露和结霜。

1、吸收式制冷相对蒸气压缩式制冷的特点。

2、溴化锂吸收式制冷系统中的吸收器为什么需要冷却水冷却，而发生器为什么需要驱动热源加热？氨水吸收式制冷系统为什么要使发生过程后产生的蒸气先经过预冷和精馏过程后再冷凝？
3、试阐述单效溴化锂吸收式制冷循环的工作流程，并画出该系统示意图。

1、答：吸收式制冷相对蒸气压缩式制冷的特点。

（①可以利用各种热能驱动；
②可以节约大量电能，平衡热电站的热电负荷；
③结构简单，运动部件少，安全可靠；
④以水或氨等作为制冷剂，其ODP、GWP=0，对环境和大气臭氧层无害；
⑤热力系数COP低于蒸气压缩式制冷循环。

）
2、答：溴化锂吸收式制冷系统中的吸收器为什么需要冷却水冷却，而发生器为什么需要驱动热源加热？氨水吸收式制冷系统为什么要使发生过程后产生的蒸气先经过预冷和精馏过程后再冷凝？（一、溴化锂吸收式制冷系统：
吸收器需要冷却水冷却的原因：
①制冷剂蒸气被溴化锂溶液吸收时，溶液被稀释，溶液温度随溶液质量分数的减小而降低，排放出
显热；
②蒸制冷剂蒸气被吸收后变成液体，释放出冷凝潜热；
③溴化锂溶液吸收制冷剂时会排放出吸收热。

发生器需要驱动热源加热的原因：
①制冷剂蒸气从溴化锂溶液中析出，溶液被浓缩，溶液温度随溶液质量分数的增大而升高，吸收显热；
②制冷剂液体析出变成蒸气需要吸收气化潜热；
③溴化锂溶液析出制冷剂时要吸收解吸热。

二、氨水吸收式制冷系统：
由于在发生过程中，气相中既有氨蒸气也有水蒸气，如果不在冷凝前对氨蒸气和水蒸气进行分离，则冷凝液中既有氨液也有水，这会对蒸发过程和制冷效果有很大的影响，因此需要对蒸气先预冷、精馏，再冷凝。

）
3、答：试阐述单效溴化锂吸收式制冷循环的工作流程，并画出该系统示意图。

（①制冷剂循环：冷剂水在蒸发器中蒸发吸热，产生制冷效果，变成水蒸气；水蒸气进入吸收器被溴化锂浓溶液吸收，浓溶液变成稀溶液；稀溶液经过溶液泵升压，经过溶液热交换器吸热后，进入发生器；发生器中，在驱动热源的加热下，冷剂水吸收气化潜热变成水蒸气；水蒸气进入冷凝器被冷凝成冷剂水；冷剂水经过节流装置降压后，进入蒸发器，完成制冷剂循环。

②溶液循环：溴化锂浓溶液在吸收器中吸收水蒸气后变成稀溶液，吸收器中通入冷却水冷却带
走热量；溴化锂稀溶液在溶液泵升压，经过溶液热交换器吸热后，进入发生器；发生器中，溴化锂稀溶液在驱动热源的加热下，冷剂水变成水蒸气，溴化锂溶液被浓缩；溴化锂浓溶液流出发生器，经过溶液热交换器放热后被溶液减压装置减压后，返回吸收器，完成溶液循环。

）。