《制冷原理与设备》详细知识点
制冷原理与设备复习题
绪论
一、填空：
1接近0k为超低温冷冻。
2、人工制冷的方法包括（相变制冷）（气体绝热膨胀制冷）（气体涡流制冷）（热电制冷）几种。
3、蒸汽制冷包括（单级压缩蒸气制冷）（两级压缩蒸气制冷）（复叠式制冷循环）三种。
二、名词解释：人工制冷；制冷；制冷循环；热泵循环；制冷装置；制冷剂。
1. 人工制冷：用人工的方法，利用一定的机器设备，借助于消耗一定的能量不断将热量由低温物体转移给高温物体的连续过程。
2.制冷:从低于环境温度的空间或物体中吸取热量,并将其转移给环境介质的过程称为制冷。
3.制冷循环：制冷剂在制冷系统中所经历的一系列热力过程总称为制冷循环
4.热泵循环：从环境介质中吸收热量，并将其转移给高于环境温度的加热对象的过程。
5.制冷装置：制冷机与消耗能量的设备结合在一起。
6.制冷剂：制冷机使用的工作介质。
三、问答：
制冷原理与设备的主要内容有哪些？
制冷原理的主要内容：
1.从热力学的观点来分析和研究制冷循环的理论和应用；
2.介绍制冷剂、载冷剂及润滑油等的性质及应用。
3.介绍制冷机器、换热器、各种辅助设备的工作原理、结构、作用、型号表示等。
第一章制冷的热力学基础
一、填空：
1、lp-h图上有_压强_、_温度_、_比焓_、__比熵_、_干度_、比体积_六个状态参数。
2、一个最简单的蒸气压缩式制冷循环由_压缩机__、__蒸发器_、_节流阀、_冷凝器___几大件组成。
3、一个最简单的蒸气压缩式制冷循环由_绝热压缩、_等压吸热_、_等压放热_、__绝热节流_几个过程组成。
4、在制冷技术范围内常用的制冷方法有_相变制冷_、__气体绝热膨胀制冷_、_气体涡流制冷_、_热电制冷_几种。
5、气体膨胀有__高压气体经膨胀机膨胀_、_气体经节流阀膨胀_、_绝热放气制冷三种形式。
6、实际气体节流会产生零效应_、热效应_、冷效应_三种效应。制冷是应用气体节流的_冷_效应。理想气体节流后温度_不变_。
二、名词解释：
相变制冷；气体绝热膨胀制冷；气体涡流制冷；热电制冷；制冷系数；热力完善度；热力系数；
洛伦兹循环；逆向卡诺循环；
1.相变制冷：利用液体在低温下的蒸发过程或固体在低温下的融化或升华过程从被冷却的物体吸取热量以制取冷量。
2.气体绝热膨胀制冷：高压气体经绝热膨胀以达到低温，并利用膨胀后的气体在低压下的复热过程来制冷
3．气体涡流制冷：高压气体经涡流管膨胀后即可分离为热、冷两股气流，利用冷气流的复热过程即可制冷。
4.热电制冷：令直流电通过半导体热电堆，即可在一段产生冷效应，在另一端产生热效应。
5制冷系数：消耗单位功所获得的制冷量的值，称为制冷系数。ε=q。/w。
6.热力完善度：实际循环的制冷系数与工作于相同温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数之比。其值恒小于1。
7.热力系数：获得的制冷量与消耗的热量之比。用ζ0表示
8.洛仑兹循环：在热源温度变化的条件下，由两个和热源之间无温差的热交换过程及两个等熵过程组成的逆向可逆循环是消耗功最
小的循环，即制冷系数最高的循环。
9.逆向卡诺循环：当高温热源和低温热源的温度不变时，具有两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程组成的 1
逆向循环，称为逆向卡诺循环
三、问答：
1、分析高低温热源温度变化对逆向卡诺循环制冷系数的影响。
? 答：制冷系数与低温热源的温度成正比，与高低温热源的温差成反比。当高低温热源的温度一定时，制
冷系数为定值。制冷系数与制冷剂的性质无关。
2、比较制冷系数和热力完善度的异同。
答：制冷系数与热力完善度的异同：
1.两者同为衡量制冷循环经济性的指标；
2.两者定义不同。制冷系数为制冷循环总的制冷量与所消耗的总功之比。
热力完善度为实际循环的制冷系数与工作于相同温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数之比。
3.两者的作用不同。制冷系数只能用于衡量两个工作于相同温度范围内的制冷循环的经济性，热力完善度可用于衡量两个工作于不同温度范围内的制冷循环的经济性。
4.两者的数值不同。制冷系数一般大于1，热力完善度恒小于1。
3、热泵循环与制冷循环有哪些区别？
答：热泵循环与制冷循环的区别：
1.两者的目的不同。热泵的目的是为了获得高温（制热），也就是着眼于放热至高温热源；制冷机的目的是为了获得低温（制冷），也就是着眼于从低温热源吸热。
2.两者的工作温区往往有所不同。由于两者的目的不同，热泵是
将环境作为低温热源，而制冷机是将环境作为高温热源。对于同一环境温度来说，热泵的工作温区明显高于制冷机。
4、洛伦兹循环的制冷系数如何表示？
a
qo?i??qk?qo?Tdsoidb
iaoi??Tds??Tds
cdTomTm?Tom
答：所以洛伦兹循环的制冷系数等于一个以放热平均温度Tm 和以吸热平均温度TO为高低温热源的逆向卡诺循环的制冷系数。
5、分析热能驱动的制冷循环的热效率。
?o?qo?To??TH?Ta??????qH?Ta?To??TH?通过输入热量制冷的可逆制冷机，其热力系数等于工作于Ta、T0之间的逆向答：
卡诺循环制冷机的制冷系数与工作在TH、Ta之间的正卡诺循环的热效率的乘积，由于后者小于1，因此：ζ0总是小于ε0。
第二章制冷剂、载冷剂及润滑油
一、填空：
1、氟里昂制冷剂的分子通式为________________，命名规则是R________________。
2、按照氟里昂的分子组成，氟里昂制冷剂可分为（氯氟烃）、（氢氯氟烃）、（氢氟烃）三类。其中对大气臭氧层的破坏作用最大。
3、无机化合物的命名规则是
4、非共沸混合制冷剂的命名规则是共沸混合制冷剂的命名规则
是5、制冷剂的安全性通常用（毒2
性）和（可燃性）表示，其安全分类共分为（6）个等级。
6、几种常用制冷剂的正常蒸发温度分别为：R717 R22
R718 R502 R507 7、几种常用制冷剂与油的溶解性分别为：R717（几乎不溶解）；R12（完全互溶）；R22（部分溶解）；与矿物油___；R13__不溶于矿物油___；R502(82℃以上与矿物油有较好的溶解性)；R410A (不能与矿物油互溶)；R407C(不能与矿物油互溶)；R507(能容于聚酯类润滑油)。
8、润滑油按照其制造工艺可分为(天然矿物油)、(人工合成油) 两类。
二、名词解释：
1、氟里昂制冷剂：饱和烃类的卤族衍生物。
2、共沸混合制冷剂：有两种或两种以上的纯制冷剂以一定的比例混合而成的具有共同的沸点一类制冷剂。
3、非共沸混合制冷剂的露点、泡点；润滑油的絮凝点：
三、问答：
1、为下列制冷剂命名：
（1）CCI2F2 ：R12 （2）CO2 :R744 （3）C2H6 :R170 （4）NH3 :R717 （5）CBrF3 :R13 （6）CHCIF2 :R22 （7）CH4 :R50 （8）C2H4 :R150 （9）H2O :R718 （10）C3H6 R270
2、对制冷剂的要求有哪几方面？
答：1、热力学性质方面
（1）在工作温度范围内，要有合适的压力和压力比。即：
PO>1at，PK不要过大。
（2）q0和qv要大。
（3）w和wv（单位容积功）小，循环效率高。
（4）t排不要太高，以免润滑油粘度降低、结焦及制冷剂分解。
2、迁移性质方面
（1）粘度及密度要小，可使流动阻力减小，制冷剂流量减小。
（2）热导率
3、物理化学性质方面
（1）无毒，不燃烧，不爆炸，使用安全。
（2）化学稳定性和热稳定性好，经得起蒸发和冷凝的循环变化，不变质，不与油发生反应，不腐蚀，高温下不分解。
（3）对大气环境无破坏作用，即不破坏臭氧层，无温室效应。
4、其它
原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。
要大，可提高换热器的传热系数，减小换热面积。
3、简述对制冷剂热力学方面的要求。
（1）在工作温度范围内，要有合适的压力和压力比。即：
PO>1at，PK不要过大。
（2）q0和qv要大。
（3）w和wv（单位容积功）小，循环效率高。
（4）t排不要太高，以免润滑油粘度降低、结焦及制冷剂分解。
4、简述对制冷剂物理化学性质方面的要求。
（1）无毒，不燃烧，不爆炸，使用安全。
3
（2）化学稳定性和热稳定性好，经得起蒸发和冷凝的循环变化，不变质，不与油发生反应，不腐蚀，高温下不分解。
（3）对大气环境无破坏作用，即不破坏臭氧层，无温室效应。
5、简述氨制冷剂的性质。
1)、热力参数
t临=133.0℃；t凝=-77.9 ℃；
ts=-33.3 ℃。
温度和压力范围适中。
1at下，r=23343KJ/Kmol=1373KJ/Kg；
qv标=2161KJ/m3
2)、对人体有较大的毒性，有强烈的刺激性气味。当氨蒸汽在空气中的容积浓度达到（0.5~0.6）%时，人在其中停留半小时即可中毒。
3)、有一定的燃烧性和爆炸性。
空气中的容积浓度达到（11~14）%时，即可点燃；达到（16~25）%时，可引起爆炸。
要求车间内工作区域氨蒸汽的浓度不大于0.02mg/L。
4)、能以任意比例与水相互溶解。但其含水量不得超过0.2%。
5)、与油溶解度很小。
6)、氨对钢、铁不起腐蚀作用，但当含有水分时，会腐蚀锌、铜、
青铜及其它铜合金，磷青铜除外。
7)、不影响臭氧层，制造工艺简单，价格低廉，容易获得。
6、简述氟里昂制冷剂的共同性质。
1)同种烃类的衍生物分子式中含有氢原子的个数越少，其燃烧性和爆炸性越小；含氯原子的个数越少，其毒性及腐蚀性越小。
2)、腐蚀性
与水作用会慢慢发生水解，腐蚀含镁量大于2%的镁、铝、锌合金。
3)、与水不溶。
4)、能溶解有机塑料及天然橡胶。
5)、绝热指数较氨小，t排低。
6)、无毒，但当空气中含量超过30%时，人在其中停留1小时会引起窒息。
7)、不太易燃，但遇到400℃以上的明火，也会点燃。（R12会分解出有毒的光气）
8)、无色无味，泄漏时不易被发现。
7、简述R600a的性质。
1)、热力参数
ts=-11.73℃；t凝=-160 ℃；
P临＜P临R12。
一般压比＞R12，qv ＜qvR12，
t排＜t排R12
2)、毒性极低，但可燃，A3级，电气绝缘要求较高。后被氟替代，但氟破坏环境，又采用R600a。
3)、与油互溶
4)、与水溶解性极差
5)、检漏应用专用的R600a检漏仪。
6)、ODP值及GWP值均为0，环保性能较好
8、盐水对金属的腐蚀性如何？常用的防腐措施有哪些？
1)、不能使溶液浓度太低，并尽量采用闭式循环。
2)、盐水溶液呈弱碱性时，其腐蚀性最小，（PH=8.5时最小）
应在盐水溶液中添加防腐剂，调整其PH值，使其呈弱碱性
4
3、盐水溶液以纯净为最佳。
4、盐水溶液在一定的密度时，腐蚀性最小。NaCl水溶液密度为：1.15~1.18g/Cm3
CaCl2水溶液密度为：1.20~1.24g/Cm3
时腐蚀性最小。
5)、严格禁止在盐水池中有两种或两种以上金属材料存在，以防电离现象产生。
6)、防止制冷剂氨漏入盐水溶液而加速腐蚀。
9、国际上对CFCS和HCFCS物质限制日期表有哪些要点？
10、简述R410A和R407C的主要性质。
非共沸混合制冷剂R407C（R32/125/134a，30/10/60），是R22
的替代制冷剂
（1）泡点：-43.4 ℃，露点：-36.1 ℃
（2）与矿物油不溶，能溶于聚酯类合成润滑油。
（3）空调工况下（t0=7 ℃）其qv及ε较R22略低（约5%），在低温工况下ε较R22低得不多，但qv较R22约低20%。
（4）由于泡、露点温差较大，使用时最好将热交换器做成逆流式。
非共沸混合制冷剂R410A（R32/125，50/50），是R22的替代制冷剂。
（1）t泡=-52.5 ℃，t露=-52.3 ℃。泡、露点温差仅为0.2 ℃，可称之为近共沸混合制冷剂。
（2）与矿物油不溶，能溶于聚酯类合成润滑油。
（3）温度一定时，其饱和压力较R22及R407C均高，其他性能较R407C优越。
（4）具有与共沸混合制冷剂类似的优点。
（5）qv在低温工况时较R22高约60%，ε较R22高约5% ，空调工况时ε与R22相差不多。与R407C相比，尤其在低温工况，用R410A的系统可以更小，但不能用来替换R22系统。在使用R410A
时要用专门的压缩机。
11、共沸混合制冷剂有哪些特点？
1)、在一定的蒸发压力下蒸发时，具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低。
2)、在一定的蒸发温度下，共沸混合制冷剂的单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的单位容积制冷量要大。
3)、共沸混合制冷剂的化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。
4)、在全封闭和半封闭式制冷压缩机中，采用共沸混合制冷剂可使电机得到更好的冷却，电机温升减小。
12、简述对载冷剂选择的要求。
1)、载冷剂在工作温度下应处于液体状态，其凝固温度应低于工作温度，沸点应高于工作温度。
2)、比热容要大。
3)、密度要小。
4)、粘度小。
5)、化学稳定性好，在工作温度下不分解，不与空气中的氧气起化学变化，不发生物理化学性质的变化。
6)、不腐蚀设备和管道。
7)、载冷剂应不燃烧、不爆炸、无毒，对人体无害。
8)、价格低廉，易于获得，对环境无污染。
13、简述盐水溶液的性质。
1)、盐水溶液有一共晶点.
2)、凝固温度与溶液浓度之间的关系。盐水溶液的温度—浓度图见图2-3。3、盐水溶液的浓度及温度与一些物性参数之间的关系：盐水溶液浓度越大—其热导率越小，粘度越大，密度越大，比热容越小。
盐水溶液温度越低—其热导率越小，粘度越大，密度越大，比热容越小.
4)、盐水溶液在使用过程中会吸收空气中的水分，浓度降低，导致其凝固温度升高，应定期测量盐水溶液的浓度，进行补充加盐并加盖。
5)、盐水溶液无毒，使用安全，不燃、不爆。
5
6)、盐水溶液对金属材料具有较强的腐蚀性。
14、简述对润滑油的要求。
1)、在运行状态下，润滑油应有适当的粘度，粘度随温度的变化尽量小。
一般情况下，低温冷冻范围使用低粘度的润滑油；高温、空调范围内，使用高粘度的润滑油。也可使用添加剂提高润滑油的粘度特性。
2)、凝固温度要低，在低温下要有良好的流动性。
3)、不含水分、不凝性气体和石蜡。
水的质量分数应在50×10-4%以下。
絮凝点：在石蜡型润滑油中，低温下石蜡要分离、析出，析出时的温度称为絮凝点。希望絮凝点尽量低。
4)、对制冷剂有良好的兼容性，本身应有较好的热稳定性和化学稳定性。要求润滑油分解产生积碳的温度越高好。
5)、绝缘耐电压要高。（要求25KV）
6)、价格低廉，容易获得。
15、润滑油在压缩机中所起的作用有哪些？
1)、由油泵将油输送到各运动部件的摩擦面，形成一层油膜，降低压缩机的摩擦功并带走摩擦热，减少磨损。
2)、由于润滑油带走摩擦热，不至于使摩擦面的温升太高，防止运动零件因发热而“卡死。”
3)、对于开启式压缩机，在密封件的摩擦面间隙中充满润滑油，不仅起润滑作用，还可防止制冷剂气体的泄漏。
4)、润滑油流经润滑面时，可带走各种机械杂质和油污，起到清洗作用。
5)、润滑油能在各零件表面形成油膜保护层，防止零件的锈蚀。
第三章单级压缩蒸汽制冷循环
一、填空
1、回热循环的热力特性是高压热体放出的热量等于低压液体吸收的热量__。回热循环制冷系数及单位容积制冷量增大的条件是
___________。
2、常用制冷剂采用回热循环其制冷系数变化的情况为：
R717_R12__；
3
二、名词解释：
单位质量制冷量；压缩机每输送1Kg制冷剂经循环从低温热源所吸收的热量。
qh?h?h?hT?T 制冷系数和热力完善度：?0?0?15??0?15k0
wh2?h1?ch2?h1T0
单位容积制冷量:压缩机每输送1m3以吸气状态计的制冷剂蒸汽经循环从低温热源所吸收的热量。
qv=q0/v1=（h1-h5）/v1 kJ/m3；
液体过冷：将节流前的制冷剂液体冷却到低于冷凝温度的状态，称为液体过冷。
液体过冷循环：带有液体过冷过程的循环，叫做液体过冷循环。
吸气过热：压缩机吸入前的制冷剂蒸汽的温度高于吸气压力所对应的饱和温度时，称为吸气过热。
吸气过热循环：具有吸气过热过程的循环，称为吸气过热循环。
回热循环：利用回热器，使节流阀前的高压液体与蒸发器回气之间进行热交换，使液体制冷剂过冷，并消除或减少有害过热，这种循环称为回热循环。
制冷机的工况：指制冷系统的工作条件。包括：制冷剂的种类、工作的温度条件。
理论比功：w0理论循环中制冷压缩机输送1Kg制冷剂所消耗的功。w0=h2-h1 Kj/Kg；
6
单位冷凝热：qK单位（1kg）制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝所放出的热量。包括显热和潜热两部分。qK=（h2-h3）+（h3-h4）=h2-h4kJ/kg
三、问答：
1、画出最简单的蒸汽压缩式制冷循环的系统图、lgp-h图及T-S 图。
2、单级理论循环有哪些假设条件？
? 答：单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的：
? 1、压缩过程为等熵过程；
? 2、在冷凝器和蒸发器中无换热温差，蒸发、冷凝温度为定值；
? 3、压缩机吸气为饱和气体，节流阀前为饱和液体；
? 4、制冷剂在管道内流动时无阻力损失，与外界无热交换；
? 5、节流过程为绝热节流，节流前后焓值相等
3、分析节流阀前液体过冷对循环的影响。
答：节流阀前液体过冷，提高了循环的制冷系数，即提高了循环的经济性。
4、分析压缩机吸气过热对循环的影响。
答：吸气过热包括有效过热和无效过热。对有效过热循环，循环的ε′与无过热循环的ε0比较大小取决于
△q0/ △w0的大小。
如△q0/ △w0＞ε0，则过热有利；
△q0/ △w0＜ε0 ，则过热不利。
无效过热使循环的制冷系数减小，经济性变差。
5、画出回热循环的系统图、lgp-h图。
答：
6、分析回热循环单位容积制冷量及制冷系数增大的条件。
q??qq??q??????答：
q??q0??q0?cp0?tR?q1?cp0?tR???t?vvwv1?w?1???t??t??1?Rv1?
T?v1?1?R?1?R???TT0?T0?0??c 1??t??cp0q??1??tR??
cp0?tRv1?q011???qv??qvT??tR?tR??tR?q0? 1?1?v1?1????T0T0T0??????
???0?0要使qv??qv即
cp0T0cp0?tR?tR?1
1??1?0000000R0p00R0R00?q01?R??t?1?w0?1?R?T0T0??q0T0q0 7
7、画出非共沸混合制冷剂循环的系统图和T-S图。
答：
8、简述实际循环与理论循环的差别。
答（1）流动过程存在阻力损失；
（2）制冷剂流经管道及阀门时与环境介质之间有热交换，尤其是节流阀以后，制冷剂温度降低，热量会从环境介质传给制冷剂，导致漏热，引起冷量损失。
（3）热交换器中存在换热温差。
9、分析吸入管道阻力对循环的影响。
答：吸入管道—从蒸发器出口到压缩机吸入口之间的管道称为吸入管道。
吸入管道的压力降，会使吸气压力降低，引起：
a、吸气状态的比体积增大，单位容积制冷量减小；
b、压力比增大，压缩机的容积效率降低，理论比功增大。
结果导致制冷系数下降。
10、用热力学第二定律分析制冷循环的意义是什么？
答：意义
从分析循环损失着手，可以知道一个实际循环偏离理想可逆循环的程度，循环各部分损失的大小，从而可以指明提高循环经济性的途径。
热力学第一定律—分析能量在数量上的损失；
热力学第二定律—判断过程的发展方向，能量的品位，分析系统内部的各种损失。
11、分析蒸发温度及冷凝温度变化对循环的影响。
?
?
?
?
?
?
?
当Tk不变①T0降低时，q0减小，v1增大，则qv减小；②w0增大；③λ减小，v1增大，qm减小。所以：Q0减小，Pa=qmw0变化不确定。答：当T0不变，
，8
?
?
?
? ①Tk升高时，q0减小，v1不变，则qv减小；②w0增大；③λ变化极小，qm基本不变。所以：Q0减小，Pa增大，ε减小。
12、简述用的概念。
答：能量中可转化为有用功的最高分额
第四章两级压缩和复叠制冷循环
一、填空：
1、单级压缩允许的压缩比为：R717；R1
2、R22_
2、双级压缩按节流的次数不同可分为(一级节流)和(两级节流)两种，据中间冷却的方式不同可分为(中间完全冷却)和(中间不完全冷却)两种。
3按最大制冷系数法确定最佳中间压力实际运行的中间压力的确定。
4、影响中间压力的因素主要有(蒸发温度)、(冷凝温度)、(高低压理论输气量之比)。
5、确定双级压缩最佳中间压力（温度）的方法有(利用热力图表取数法)、(计算法)、(经验公式法)几种。
6、复叠式制冷循环性在启动时应(先启动高温级)，然后再(启动低温级)。在有膨胀容器的情况下,可（同时启动高温级和低温级）。
二、名词解释：
复叠式制冷装置
? 答：复叠式制冷装置是使用两种或两种以上制冷剂，由两个或两个以上制冷循环在高温循环的蒸发器和
低温循环的冷凝器处叠加而成的低温制冷机。
三、问答：
1、简述采用两级压缩和复叠式制冷循环的原因。
答：1、单级压缩蒸汽制冷循环压缩比的限制
tK一定，t0降低，会使P0降低，导致压缩比增大，引起以下变化：
⑴压缩机的容积效率降低，实际输气量减小，机器制冷量降低。
⑵压缩机排气温度升高，导致：
①润滑条件恶化；
②润滑油炭化，积炭堵塞油路；
③润滑油挥发量增大，油进入系统，在换热器表面形成油膜，影响传热；
④润滑油及制冷剂分解产生不凝性气体，影响系统。
⑶压缩过程偏离等熵过程更大，使压缩机功耗增大。
⑷节流压差大，使节流损失增大，节流后制冷剂干度增大，制冷量减小。
2、制冷剂热物理性质的限制
制冷剂按其标准沸点及常温下的冷凝压力可分为三类：中温中压制冷剂、高温低压制冷剂、低温高制冷剂压。对中温制冷剂，如R717，tS=-33.35℃，t凝=-77.7 ℃，tC=132.4 ℃。