制冷设备与原理吴业正版思考题答案

制冷原理与设备循环思考题与练习题1.蒸气压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成，各有何作用？答：由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器组成，用管道将它们连接成一个密封系统就是蒸汽压缩制冷循环系统。压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用，是整个系统的心脏；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在制冷器中被冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量：蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的。2.蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗？答：不是，是汽化，因为制冷剂常态下是气态,受到压缩机压缩变为液态或半液半汽态经膨胀机构进入蒸发器由于压力降低迅速汽化吸收热量产生制冷效果。3.制冷剂在蒸气压缩制冷循环中，热力状态是如何变化的？答：在制冷循环中,气态的制冷剂经过压缩机压缩成高温、高压的气体.经冷凝器凝结成高压的液体，通过热力膨胀阀后由高压液体变成低压、低温气体，在蒸发器里吸收热量后流回压缩机继续循环。4.制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度也大幅下降，可以认为节流过程近似为绝热过程，那么制冷剂降温时的热量传给了谁？答：热量传给了蒸发器5.制冷剂在制冷循环中扮演了什么角色？答：先搞清楚空调压缩机的工作原理:空调压缩机是在空调制冷剂回路中起压缩驱动制冷剂的作用。工作回路中分蒸发区(低压区)和冷凝区(高压区)。室内机和室外机分别属于高压或低压区(要看工作状态而定)，压缩机一般装在室外机中。压缩机把制冷剂从低压区抽取来经压缩后送到高压区冷却凝结，通过散热片散发出热量到空气中，制冷剂也从气态变成液态，压力升高。制冷剂再从高压区流向低压区，通过毛细管喷射到蒸发器中，压力骤降，液态制冷剂立即变成气态，通过散热片吸收空气中大量的热量。这样，机器不断工作，就不断地把低压区一端的热量吸收到制冷剂中再送到高压区散发到空气中，起到调节气温的作用。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、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。6.单级蒸气压缩式制冷理论循环有哪些假设条件？答：压缩比：≥3，且不宜过大；冷凝、蒸发器中传热要有温差存在；回热循环的变化规律要与有效过热对制冷系数一致；要求制冷剂蒸汽过热7.试画出单级蒸气压缩式制冷理论循环的lgp-h图，并说明图中各过程线的含义。8.已知R22的压力为0.1MPa，温度为10℃。求该状态下R22的比焓、比熵和比体积。9.已知工质R134a和下表填入的参数值，请查找lgp-h图填入未知项。p/MPat/℃h/kJ/kgv/m3/kgs/kJ/(kgK)x0.30.1250.3701.8510.有一个单级蒸气压缩式制冷系统，高温热源温度为30℃，低温热源温度为-15℃，分别采用R22和R717为制冷剂，试求其工作时理论循环的性能指标。解:h1=401.555kJ/kgv1=0.0653m3/kgh3=h4=243.114kJ/kgp0=0.3543MPapk=1.3548Mpah2=435.2kJ/kgt2=57℃）1单位质量制冷量q0=h1－h4=401.555－243.114=158.441kJ/kg2单位容积制冷量3制冷剂质量流量4理论比功w0=h2－h1=435.2－401.555=33.645kJ/kg5压缩机消耗的理论功率P0=qmw0=11.68kw6制冷系数7冷凝器单位热负荷qk=h2－h3=192.086kJ/kg11.一台单级蒸气压缩式制冷机，工作在高温热源温度为40℃，低温热源温度为-20℃下，试求分别用R134a和R22工作时，理论循环的性能指标。解:h1=349.43kJ/kgv1=0.0807m3/kgh3=h4=228.54kJ/kgp0=0.2610MPapk=0.7449Mpah2=370.40kJ/kgt2=60℃）1单位质量制冷量q0=h1－h4=349.43－228.54=120.89kJ/kg2单位容积制冷量1498/10vqqv3制冷剂质量流量965.6/00qQqm4理论比功w0=h2－h1=370.40－349.43=20.57kJ/kg5压缩机消耗的理论功率P0=qmw0=7.14kw6制冷系数877.5/00wq7冷凝器单位热负荷qk=h2－h3=141.86kJ/kg12.有一单级蒸气压缩式制冷循环用于空调，假定为理论制冷循环，工作条件如下：蒸发温度t0=5℃，冷凝温度tk=40℃，制冷剂为R134a。空调房间需要的制冷量是3kW，试求：该理论制冷循环的单位质量制冷量q0、制冷剂质量流量qm、理论比功w0、压缩机消耗的理论功率P0、制冷系数0和冷凝器热负荷Qk。解:h1=391.3kJ/kgv1=0.0874m3/kgh3=h4=241.5kJ/kgp0=0.0164MPapk=1.1863Mpah2=426.0kJ/kgt2=60℃）1单位质量制冷量q0=h1－h4=391.3－241.5=149.8kJ/kg2单位容积制冷量1713/10vqqv3制冷剂质量流量367.0/00qQqm4理论比功w0=h2－h1=370.40－349.43=34.7kJ/kg5压缩机消耗的理论功率P0=qmw0=7.14kw6制冷系数01.0/00wq7冷凝器单位热负荷qk=h2－h3=184.5kJ/kg13.单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循环有何区别？答：理论循环中没有考虑到制冷剂液体过冷和蒸气过热的影响，也没有考虑冷凝器、蒸发器和连接管道中制冷剂流动而产生的压降。14.什么叫有效过热？什么叫有害过热？有效过热对哪些制冷剂有利，对哪些制冷剂有利？答：有效过热：过热吸收热量来自被冷却介质，产生有用的制冷效果。对氨的制冷系数降低，对R12的制冷系数升高。故一般在氨系统中过热度较小，大约在5摄氏度左右，而氟利昂的过热度可大一些。有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。15.什么是回热循环？它对制冷循环有何影响？答：回热循环：冷凝后的制冷剂液体与蒸发后的制冷剂蒸发制冷剂蒸气进行交换，实现液体过冷、蒸气过热的制冷循环。采用回热循环后制冷系数可以增加，也可以减少，它的变化规律与有效过热对制冷系数的影响完全一致。16.压缩机吸气管道中的热交换和压力损失对制冷循环有何影响？答：制冷剂在制冷设备和连接管道中连续不断地流动，使制冷循环得以实现，形成制冷效应。制冷剂沿制冷设备和连接管道流动，将产生摩擦阻力和局部阻力损失，同时制冷剂还会或多或少地与外部环境进行热交换。17.试分析蒸发温度升高、冷凝温度降低时，对制冷循环的影响。答：（1）当蒸发温度不变，冷凝温度上升时，压比增大，吸气密度增大，压缩机功率增大，cop值降低；（2）冷凝温度上升，毛细管入口压力增大，过冷度减小，毛细管流量增大。18.制冷工况指的是什么？为什么说一台制冷机如果不说明工况，其制冷量是没有意义的？答：（1）是指制冷压缩机工作的状况，即制冷压缩机工作的条件。它的工作参数包括蒸发温度、冷凝温度、吸气温度和过冷温度。（2）变化的工况会导致变化的制冷量，因此所有空调器要比较制冷量的话必须在一个同等的工况下。制冷剂与载冷剂思考题19.制冷剂的作用是什么？答：在常温下为无色气体，在自身压力下为无色透明液体，无毒不燃，具有良好的热稳定性和化学稳定性，不腐蚀金属。它是一种低温制冷剂，可得到-80℃的制冷剂温度，是生产聚四氟乙烯的重要原料和生产灭火剂1211的中间体。制冷剂又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。制冷机中完成热力循环的工质。它在低温下吸取被冷却物体的热量，然后在较高温度下转移给冷却水或空气。在蒸气压缩式制冷机中，使用在常温或较低温度下能液化的工质为制冷剂，如氟利昂（饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物），共沸混合工质、碳氢化合物（丙烷、乙烯等）、氨等；在气体压缩式制冷机中，使用气体制冷剂，如空气、氢气、氦气等，这些气体在制冷循环中始终为气态；在吸收式制冷机中，使用由吸收剂和制冷剂组成的二元溶液作为工质，如氨和水、溴化银和水等；蒸汽喷射式制冷机用水作为制冷剂。制冷剂的主要技术指标有饱和蒸气压强、比热、粘度、导热系数、表面张力等。20.按ASHRAE的规定制冷剂是怎样分类的？答：1、卤代烃制冷剂（氟利昂类）。如R14、R11、R12、R13、R113、R114、R23、R32、R152a、R134a、R21、R22、R123、R40、R30、R10等，其中R22和R123a、R152a较为常用。2、饱和碳氢化合物类制冷剂。如R50、R170、R290、R600、R600a等。3、共沸混合物制冷剂。如R500、R501、R502、R503、R504、R505、R506、R507等。4、非共沸混合物制冷剂。如R401A、R401B、R401C、R402A、R402B、R404A、R407A、R407B、R407C、R407D、R410A、R410B等。5、无机化合物制冷剂。如R702、R704、R717、R718、R728、R729、R744、R744A、R764等。21.什么是共沸制冷剂？答：共沸制冷剂是由两种以上不同制冷剂以一定比例混合而成的共沸混合物，这类制冷剂在一定压力下能保持一定的蒸发温度，其气液两相沸混合物可以改善制冷剂的特性。一定压力下，汽相和液相平衡共存时，表示其平衡温度(即沸点)与液相组成关系之曲线，称为沸点曲线。也称液相线或泡点线。沸点曲线可通过汽液平衡的测定而获得，也可用沸点计直接测定。另外非共沸制冷剂也是由两种以上不同制冷剂以一定比例混合而成的制冷剂，它在饱和状态下，气液两相的组成分不同，低沸点组分在气相中的成分总是高于液相中的成分。非共沸制冷剂在一定压力下冷凝或蒸发时为非等温过程，冷凝温度和蒸发温度都会发生变化，故可实现非等温制冷。22.无机化合物制冷剂的命名是怎样的？答：R700+该无机化合物分子量的整数部分23.选择制冷剂时有哪些要求？答：1）、制冷剂的工作温度和工作压力要适中（2）、制冷剂要有比较大的单位容积制冷量（3）、制冷剂的临界温度要高，凝固点要低（4）、制冷剂的粘度和密度要尽量小(5）、制冷剂的导热系数和放热系数要高（6）、对制冷剂其它方面的要求。不燃烧、不爆炸、无毒、无腐蚀性作用、价格适宜、易于购买等。24.家用的冰箱、空调用什么制冷剂？答：氟里昂12（CF2CL2，R12、氟里昂22（CHF2CL，R22）25.常用制冷剂有哪些？它们的工作温度、工作压力怎样？1.答：1.氨（代号：R717）氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7℃，标准蒸发温度为－33.3℃，在常温下冷凝压力一般为1.1～1.3MPa，即使当夏季冷却水温高达30℃时也决不可能超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/m3。氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.2％。氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计，当空气中氨的含量达到0.5％～0.6％时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到11％～13％时即可点燃，达到16％时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。总上所述，氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。2.