上海理工大学能动学院复试专业课真题试卷

1.列出两种制冷空调新技术，简述这些新技术的特点。答：我国现代化过程中面临能源短缺的问题。因此，目前国家倡导节能减排提倡使用清洁优质高效能源，大力推广节能环保新技术。对于制冷与空调行业，应注重新技术的研发和应用，以及制冷空调技术与相关技术的融合与交叉，以适应二十一世纪的能源战略新需要。一、天然制冷剂的研究目前在天然制冷剂中以氨、丙烷与其他烃的混合物及CO2制冷技术，其中CO2制冷技术最有可能成为R22的长期替代物。由于CO2的高密度和低粘度，CO2的流动损失小，传热效果好。通过强化传热可以弥补它循环不高的缺点，增加回热器或者采用两级压缩即可达到与常规制冷剂相似的效率，而不设膨胀机，这也是各公司开发CO2小型制冷或者汽车空调的研究方向。二、热声制冷技术热声制冷是21世纪以来发展的一种新的制冷技术,与传统的蒸汽压缩式制冷系统相比,热声热机具有无可比拟的优势:无需使用污染的制冷剂,而是使用惰性气体或其混合物作为工质,因此不会导致使用的CFCS或HFCS臭氧层的破坏和温室效应而危害环境;其基本机构是非常简单和可靠,无需贵重,上具有很大的优势;它们无需振荡的活塞和油密封或润滑,无运动部件的特点使得其寿命大大延长。热声制冷技术几乎克服了传统制冷系统的缺点,可成为下一代制冷新技术的发展方向。所有的热声产品的工作原理都基于所谓的热声效应,热声效应机理可以简单的描述为在声波稠密时加入热量,在声波稀疏时排出热量,则声波得到加强;反之声波稠密时排出热量,在声波稀疏时吸入热量,则声波得到削弱。当然,实际的热声理论远比这复杂的多。三、太阳能空调阳能制冷具有很好的季节匹配性,夏季,天气越热,空调的负荷越大,需要的制冷量就越大,而此时太阳幅射最强,提供的热能最多,太阳能空调提供的冷量也就最高。冬季,太阳能辐射减弱,但所需的制热循环水温度不高(65℃即可),在满足制冷工况的集热面积下,同样能满足制热负荷要求;这一特点使太阳能制冷技术受到重视和发展。实现太阳能制冷有“光热冷”、“光电冷”、“光热电冷”等途径。四、水源热泵空调系统水源热泵是既可供热又可供冷的高效节能技术,水源中央空调系统是由末端(室内空气处理末端等)系统,水源中央空调主机(又称为水源热泵)系统和水源水系统三部分组成。为用户供热时,水源中央空调系统从水源中提取低品位热能,通过电能驱动的水源中央空调主机(热泵)“泵”送到高温热源,以满足用户供热需求。为用户供冷时,水源中央空调将用户室内的余热通过水源中央空调主机(制冷)转移到水源中,以满足用户制冷需求。五、天然气(燃气)吸收式制冷系统天然气是一种清洁优质的燃料,且储量丰富,已逐渐成为继煤炭和石油之后的世界第三大常规能源。以天然气为能源的制冷空调技术上世纪中期在发达国家已经走向,目前,大多数压缩式制冷空调系统都是采用驱动的,而以天然气为能源的内燃机或燃气轮机驱动的压缩式制冷空调系统在制冷空调中的比重越来越大。该种系统不但具有节能、减少电力的优点,还具有延长压缩机使用寿命,提高能源利用率的优势。吸收式制冷是一种以“热化学压缩机”为特点的制冷循环。燃气吸收式制冷系统一般为氨水系统,水溴化锂系统。其特点是系统中无运动部件,无机械磨损,有利于延长机组使用寿命、降低噪声污染。天然气较高的燃烧品质,有利于提高制冷循环势力系数,减少能耗,减小冷热水机组的结构。通常,直燃式Li-Br双效吸收式制冷机组COP值可分达到1.1-1.2,而三效机组的COP值可达1.65左右。2.画出一种制取120K以下温区的低温制冷系统，简述其工作原理。原理：将所要求达到低温的总温差分割成两段或若干段，每段选用性质相宜的制冷剂制冷剂循环，即：用中温制冷剂循环承担高温段的制冷，采用低温制冷剂循环承担低温段的制冷。将他们叠加起来，用中温制冷剂循环的制冷来抵消低温制冷循环的冷凝负荷，从而达到最终要求的制冷温度循环。3.当前制冷剂主要存在的环境问题是什么？答：氟利昂类制冷剂中，凡分子含有氯或溴原子的制冷剂对大气臭氧层有潜在消耗能力。为描述对臭氧的消耗特征及其强度分布，通常使用ODP值。ODP值表示对大气臭氧层的消耗值，以R11作为基准值，其值被人为地定为1.0.这类制冷剂不仅要破坏大气臭氧层，还具有全球变暖潜能（GWP）。制冷剂可以通过温室效应现象对全球变暖起作用。这个过程是由于地球，大气和太阳辐射之间的相互作用而产生的。太阳辐射到达地球后，部分被反射，部分被重新辐射出去。氯氟烃（CFC），氢氯氟烃（HCFC）和氢氟烃（HFC）制冷剂都被许多人认为是温室气体，如果将这些制冷剂释放到大气中，会增强地球温室效应，并对全球变暖起作用。制冷剂系统代替制冷剂的选择应结合制冷系统的特点和制冷剂替代形式的发展而进行。选择ODP值为零，GWP值低，热工性能好，具有节能效果且充注量少的环保型制冷剂将是制冷系统替代制冷剂的发展目标和方向。增强人们的环保意识，努力做好制冷剂替代的研究和应用工作，减少制冷剂对大气臭氧层破坏的影响和温室效应的影响，保护全球环境，将是人们一项长期而又艰巨的任务。4.毛细管节流制冷的原理是什么？影响毛细管制冷剂流量的因素有哪些？答：原理：毛细管节流是根据流体在一定几何尺寸的管道内流动产生摩阻压降改变其流量的原理，当管径一定时，流体通过的管道短，则压降小，流量大；反之，压降大且流量小。毛细管在制冷系统中取代膨胀阀作为节流机构。进口压力对制冷剂流量的影响保持毛细管进口过冷度和出口压力不变,保持毛细管的长度和内径不变,毛细管进口压力增加,导致制冷剂流量增加,同时过冷区长度减小和两相区增加将抑制流量的增加,体现了毛细管对于工况变化引起的流量变化具有一定的自补偿能力,决定了毛细管只能微小调节流量。过冷度对制冷剂流量的影响保持毛细管进口压力和出口压力不变,保持毛细管长度和内径不变,随着毛细管出口压力的不断增大,制冷剂流量首先是基本上没有发生变化,当出口压力pout=0.900MPa时,制冷剂流量开始大幅度下降。这是由于毛细管出口存在着临界状况,当出口压力较小时,出口处于临界状态,制冷剂流量不受出口压力的影响;当出口压力大于某个值时(即临界压力),制冷剂流量开始呈直线趋势下降。随着毛细管进口过冷度的增大,过冷区长度不断增加,两相区长度减少。由于制冷剂在过冷区的摩擦阻力比在两相区的小,同时毛细管长度和进、出口压力保持不变,故导致了制冷剂流量增加。毛细管的流量性能直接反映了整个系统的流量变化情况,从而影响制冷系统的运行性能。通过研究毛细管的进出口状态参数对毛细管流量性能的影响,结果表明:毛细管进口压力增加,将会使制冷剂流量增大,增加趋势近似线性;过冷度增加,将会使制冷剂流量增大,增加趋势近似线性;毛细管出口压力增加时,当小于临界压力时,制冷剂流量基本保持不变,当大于临界压力时,制冷剂流量近似呈直线趋势减小。5.试画出一个带回热的蒸汽机械压缩制冷循环系统示意图和对应的压焓图，并描述该循环的完整工作过程。答：工作过程：制冷剂液体在回热器中被低压蒸汽冷却，然后经节流阀进入蒸发器。从蒸发器流出的低压蒸汽进入回热器，在其中被加热后再进入压缩机压缩，压缩后的制冷剂气体进入冷凝器中冷凝。6.（1）冷凝器的分类情况如何？蒸发式冷凝器和冷却塔有何异同？（2）蒸发器的分类情况如何？满液式蒸发器和干式蒸发器各自的特点？答：（1）冷凝器按冷却方式可分为三类：水冷式冷凝器，空气冷却式冷却器，蒸发式冷凝器。蒸发式冷凝器是利用盘管外的喷淋水部分蒸发时吸收盘管内蒸发式冷凝器高温气态制冷剂的热量而使管内的制冷剂逐渐由气态被冷却为液态。冷却塔是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔。（2）蒸发器按其冷却的介质不同分为冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器。根据供液方式的不同，有满液式，干式，循环式和喷淋式。满液式蒸发器是在蒸发器内充满了液态制冷剂，运行中吸热蒸发产生的制冷剂蒸汽不断地从液体中分离出来。由于制冷剂与传热面充分接触，具有较大的传热系数。但不足之处是制冷剂充注量大，液柱静压会给蒸发温度造成不良影响。干式蒸发器是一种制冷剂液体在传热管内能够完全汽化的蒸发器。其传热管外侧的被冷却介质是载冷剂（水）或空气，制冷剂则在管内吸热蒸发，其填充量约为传热管内容积的20%——30%。增加制冷剂的质量流量，可增加制冷剂液体在管内的润湿面积。同时，其进出口处的压差随流动阻力增大而增加，以至使制冷系数降低。7.请结合你的专业，试阐述“节能减排”的战略意义。试列举4种能源动力领域中节能减排的技术或方法。能源动力领域中节能减排措施:1、采用法律手段，完善制定节能和环保政策调整和优化产业结构：淘汰落后生产能力；发展可再生能源：风能、太阳能、地热能、水电、沼气、生物质能；发展替代能源：非粮生物燃料乙醇；实施生物化工生物质能固体成型燃料；开展生物柴油基础性研究和前期准备工作；推进煤炭直接和间接液化、煤基醇醚和烯烃代油大型台套示范工程和技术储备；大力推进煤炭洗选加工等清洁高效利用；推广超临界和超超临界发电技术；推广循环流化床燃烧技术8可再生能源的应用意义1.从根本上解决我国的能源问题，不断满足经济和社会发展的需要，保护环境，实现可持续发展，除大力提高能源效率外，加快开发利用可再生能源是重要的战略选择，也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基本要求。2.开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。3.、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。4.开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转型、扩大就业的重要选择。9.类比分析核能，太阳能，风能和生物质等新能源形式的特点，你认为哪些新能源形式能够满足我国可持续发展的需要？为什么？答：核能1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。太阳能是一种把太阳光转换成电能的绿色可再生能源。与其它常规能源相比，具有以下几个特点：一、太阳能取之不尽，用之不竭。据估算，一年之中投射到地球的太阳能，其能量相当于137万亿吨标准煤所产生的热量，大约为目前全球一年内利用各种能源所产生能量的两万倍。二、太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染。三、太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。我国约有2/3的地区可以较好利用太阳能资源。四、光伏发电是间歇性的，有阳光时才发电，且发电量与阳光的强弱成正比关系。五、光伏发电是静态运行，没有运动部件，寿命长，无需或极少需要维护。六、光伏系统模块化，可以安装在靠近电力消耗的地方，在远离电网的地区，可以降低输电和配电成本，增加供电设施的可靠性。风能优点：使用经验丰富，产业和基础设施发展较成熟，无限可再生资源，项目规模灵活。间歇性资源，并非所有地区都有效，干扰雷达信号，噪音大，外观不佳。目前风力发电约占全球电量供应的1%。陆地发电成本低于海上。能量存储成本较高是一大障碍。成本较低，7至14美分/千瓦时。生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。自人类迈进二十一世纪以来，开发新能源成为全世界解决能源问题的共同出路。与化石燃料相比，新能源具有可再生、对环境友好等特点，更符合人类可持续发展的目标。其中，太阳能、风能、地热能、水能和潮汐能，是开发较早的新能源，已在实际生产生活中发挥了重要作用。曾一度被人们看好的核能，有着极高的能量值，可是其高额的研究经费和潜在的巨大危害，令世界大多数国家望而却步。而作为新能源中“排行”靠后的生物能源，却在最近几年内忽然人气锐增，势如破竹，被看作是“新能源家族中可实现度最高的未来能源”。10.给出四种不同的制冷方法，并对其中一种制冷方法阐述其工作原理。答：相变制冷，气体绝热膨胀制冷，气体涡流制冷，热电