第二份《制冷与低温技术》复习题2018答案

制冷与低温技术复习题答案

一、判断题

（1）最后一种被液化的气体是氦气（√）（2）制冷系统的COP一定小于1 （×）（3）逆卡诺循环是由两个等温过程与两个等熵过程组成的（√）（4）基于热力学原理，要获得低于常温的冷量就必须通过向系统作功等方式进行补偿

（√）

（5）对蒸汽压缩式制冷循环来说，吸气过热会使制冷量会减少（×）

（6）冰箱采用的制冷方法属于相变制冷（√）

（7）当制冷温度升高时，蒸汽压缩式制冷装置的蒸发温度会下降（×）（8）吸附从机理上可以分为物理吸附和化学吸附（√）（9）当制冷温度下降时，压缩机吸入的制冷剂密度下降（×）（10）当制冷温度升高时，蒸汽压缩式制冷系统的制冷系数会增加（√）（11）理论蒸气压缩制冷循环中，蒸发器内进行的是等温吸热过程（√）（12）当环境温度升高时，蒸汽压缩式制冷装置的冷凝温度会降低（×）（13）实际制冷循环中，压缩机工作的压比反而比理想循环小（×）（14）高温制冷剂对应的是高压制冷剂（×）（15）理想气体等熵膨胀后温度不变（×）（16）理想气体等焓节流后只会产生冷效应（×）（17）气体液化的理论最小功是基于逆卡诺循环计算出来的（×）（18）水可以用作制冷剂（√）（19）R12和R11对臭氧层都有较大的破坏（√）（20）普冷也称为冷冻，低温也称为深冷（√）（21）空气的最大转化温度高于0℃（√）（22）在天然气液化工艺中，级联式工艺通常采用3级循环相互复叠（√）（23）其它条件不变，原料天然气压力越高，其液化的理论最小功越大（×）（24）饱和液体线和饱和蒸汽线相交于临界点（√）（25）零效应点的连线称为转化曲线（√）（26）单位气体的压缩功通常比单位气体的液化功大（×）（27）临界温度高于环境温度的气体，可以只增加压力使之液化（√）（28）轻烃回收可以采用冷凝法、油吸收法和固定床吸附法（√）（29）其它条件不变，原料天然气温度越高，其液化的理论最小功越大（√）（30）在复叠式制冷循环中，低沸点工质适于应用在高温级的循环（×）

二、简答题

（1）什么ODP？什么是GWP？请列举2种ODP较高的制冷工质

ODP指Ozone Depletion Potential，即臭氧衰减指数，是以R11为基准考察物质的气体逸散到大气中对臭氧层破坏的潜在影响程度。R11和R12是两种ODP较高的制冷工质。

GWP指Global Warming Potential，即温室指数，是以R11或CO2为基准考察物质的气逸散到大气中对大气变暖的直接潜在影响程度。

（2）什么是COP ？对于热机、制冷机和热泵，COP 的定义具体是什么？

COP 即coefficient of perforance ，指性能系数，表征循环收益与付出代价比值的参数，对于热机、制冷机和热泵，其定义分别为：

1

q w t ==付出收获热力系数η w

q 2==付出收获制冷系数ε w q 1==

付出收获热泵（供热）系数ε

（3）什么是吸附？什么是解吸？

气体与固体接触时，在固体表面或内部将会发生容纳气体的现象，称为固体对气体的吸附。己被吸附的原子分子重新回到气相中，称为解吸或脱附。

（4）蒸汽压缩式制冷循环的四个主要部件是什么？并请叙述蒸汽压缩式制冷循环的工作过程。

压缩机、蒸发器、冷凝器以及节流元件。在制冷循环中，低压冷剂先进入压缩机提升压力，之后进入冷凝器与外界换热，冷剂被冷凝成液化，进入节流装置节流，压力降低同时温度也降低。低温的冷剂液体进入蒸发器进行蒸发，获得冷量，自身被加热气化，回到压缩机完成循环。

（5）制冷有哪些方法？

相变制冷（又分为液体相变制冷和固体相变制冷）、吸收式制冷、吸附式制冷、热电制冷（温差电制冷）和绝热放气制冷。

（6）简单林德循环由哪些设备构成？

简单林德循环，也称为一次节流液化循环，汉普逊循环，或林德—汉普逊循环。其系统由压缩机、冷却器、换热器、J-T 阀以及气液分离器构成。

（7）在蒸汽压缩式制冷循环中，什么是液体过冷？其对循环有哪些影响？

冷凝器中被冷凝为液体的制冷剂经再冷却，使之温度低于冷凝温度的过程称之为液体过冷。采用液体过冷后，冷凝器出口温度降低，因此节流元件出口（即蒸发器入口）处干度减少，制冷量增加，而压缩机功耗不变，因此制冷系数增加，循环效率也随之增加。

（8）什么是有效过热？有效过热对制冷循环及性能有什么样的影响？

在蒸汽压缩式制冷循环的吸气管路中，如果过热发生在蒸发器后部，或冷却空间的管路上，则称为有效过热；

对有效过热，吸气过热使制冷量增加，同时也使功耗增加，对COP 和循环效率的影响与制冷工质有关；

（9）从热力学原理来说，要实现源源不断的制冷，两个基本条件是什么？

一是为了实现制冷，使热量能从低温热源向温度热源传递，必须从外界向制冷装置输入功或以其它形式进行补偿；二是为了持续地获得冷量，必须采用热力学上的逆向循环来实现制冷。

（10）什么是J-T效应？什么是热效应、冷效应和零效应？

制冷工质绝热经过狭窄的通道(小孔，毛细管，多孔塞，阀门等)后，压力明显下降，温度一般会发生变化，这一现象称为焦耳—汤姆逊效应(简称J—T效应)。

节流后工质温度上升，称为热效应；节流后工质温度不变，称为零效应；节流后工质温度下降，称为冷效应；

（11）什么是制冷剂？什么是载冷剂？什么是蓄冷剂？请给出2种可以用作制冷剂的物质制冷剂：制冷系统中为实现制冷循环的工作介质，也称为制冷工质，简称工质。例如R50，R12、氨。

载冷剂：间接冷却装置中，冷量通过一种中间介质传给制冷系统，这种中间介质称为载冷剂，也称为第二制冷剂。例如水、盐水。

蓄冷剂：蓄冷系统中用于储存冷量的工作介质。

（12）带预冷的林德循环的系统组成是什么？

系统由预冷装置、压缩机、冷却器、换热器1，换热器2，换热器3、J-T阀以及气液分离器构成。

三、请综合分析制冷温度变化和环境温度变化对蒸汽压缩式制冷循环的影响。

环境温度升高则冷凝温度升高，冷凝压力升高，从而使压缩机工作压比增大，质量比功增大，排气温度升高。因为压比升高因此压缩机容积效率下降，实际输气量减小。同时单位质量的制冷量下降，因此制冷能力下降，COP减小，系统运行经济性变差。

如果所需制冷温度下降，则蒸发温度降低，同样会使压缩机压比升高，质量比功增大，排气温度升高。同时单位质量制冷量减小，单位容积制冷量明显减小，COP下降，系统运行的性能系数下降。同时吸气压力降低，容积效率下降，实际输气量也减小。

四、天然气液化的三类液化工艺分别是什么？对三类液化工艺的特点和应用进行对比。

分别为级联式液化工艺、混合制冷剂液化工艺以及膨胀机液化工艺。

级联式液化工艺流程复杂，工艺设备多，因而投资也高。但是其制冷原理简单，技术成熟且能耗低，操作运行工作量较大但并不复杂。在早期大型LNG工厂中应用较多，70年代之后采用这一工艺建设的工厂相对较少。

混合制冷剂工艺流程较简单，工艺设备较少，因而投资较低，同时效率高，能耗低，运行成本低。但这一工艺操作运行较为复杂，技术要求相对较高，是目前主流的工艺技术，在大、中、小型液化工厂中均得到了广泛的应用。

膨胀机工艺流程简单，设备少。但是能耗较高，并在一定程度上减弱了其投资上的优势，但是操作运行快捷方便，启动快，适于在小型液化工厂和装置中采用。