《制冷与低温技术原理》期末考试题资料Word文件下载.docx
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12．理论输气量P71：
压缩机按理论循环工作时在单位时间内所能供给的（按进口处吸气状态换算）的气体容积
13．有用过热P77：
制冷剂在蒸发器内吸收了热量而产生的过热
14．无用过热P77：
制冷剂吸收环境热量而产生的过热
15．输气系数P83：
又称容积效率，为实际输气量和理论输气量的比值
16．共沸混合物P103：
指当两种或多种不同成分的均相溶液，以一个特定比例混合时，在固定的压力下，仅具有一个沸点的混合物
17．非共沸混合物P103：
指当两种或多种不同成分的均相溶液，不论混合比例，都不会有相同的沸点的混合物
18．分馏P104：
混合物因易挥发组分优先蒸发或不易挥发组分优先冷凝而引起的成分改变
19．复叠温度P132：
上一子系统的蒸发温度或下一子系统的冷凝温度
20．复叠温差P132：
蒸发/冷凝器的传热温差
21．发生过程P161：
易挥发的气相中的分压力低于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入气相
22．吸收过程P161：
易挥发的气相中的分压力高于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入溶液
23．循环倍率P173：
在溴化锂吸收式制冷机中表示发生器产生1Kg水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量
24．放气范围P173：
Wr-Wa称为放气范围，即溴化锂浓溶液质量分数-溴化锂稀溶液质量分数
25．发生不足P173：
发生终了浓溶液的溴化锂质量分数Wr’小于理想情况下溴化锂质量分数Wr
26．吸收不足P173：
吸收终了稀溶液的溴化锂质量分数Wa’高于理想情况下溴化锂质量分数Wa
27．喷淋密度P176：
单位时间单位面积上的喷淋量，单位为kg/m2•s
28．直接冷却P314：
用制冷剂为冷源直接与被冷却对象进行热交换
29．间接冷却P314：
利用冷却后的载冷剂或蓄冷剂作为冷源，使被冷却的对象进行冷却
30．气体水合物P331：
当气体或挥发性液体与水作用时，造成水高于其冰点温度下的结冰现象，所形成的固体
31．低温工质P336：
在深冷技术中用于制冷循环或液化循环的工质
32．液化系数P351：
加工1Kg气体所获得的液体量
33．跑冷损失P354：
环境介质传热给低温设备引起的冷量损失
34．分凝P399：
根据混合气体中的各组分冷凝温度的不同，将混合物冷凝到不同的温度使各组分分离
35．精馏P403：
将溶液部分气化或混合气体部分冷凝反复进行，逐步达到所需要纯度的分离气体方式
二、填空题：
1．按照获取制冷的温度范围划分，（）K以上为普冷；
（）K为深冷或称低温；
（）K以下为极低温。
P1
2．固态的CO2又称为（）。
CO2的三相点温度为（）℃，三相点压力为（）MPa；
临界点温度为（）℃。
P12\P137
3．气体绝热节流的两大主要特征是：
①（）；
②（）。
P33
4．微分节流效应等于零的温度称为转化温度，转化温度又可分为（）和（）。
气体的（）越低，其转化温度也越低。
P35
5．卡诺制冷循环是由两个（）过程和两个（）过程组成。
P65
6．劳伦茨制冷循环是由两个（）过程和两个（）过程组成。
P66
7．用单位体积（）制冷剂来计量循环性能指标时，通常是以压缩机的（）状态为基准的。
P70
8．制冷机的性能主要用制冷机的（）、压缩机消耗的（）和制冷机的（）反映。
P71
9．制冷剂按组成分类，有（）和（）；
按化学类别分类，有（）、（）和（）三类；
按物质来源分类，有（）和（）。
P93
10．对于绝大多数制冷剂来说，其临界温度Tc与标准蒸发温度Ts之间存在着（）的关系。
P98
11．对于制冷剂来说，重点考察对环境影响的指数为（）和（）。
P98-99
12．常用的天然制冷剂主要有（）、（）、（）、（）、（）等。
P109
13．对于两级压缩制冷循环来说，进入高压级压缩机的制冷剂的质量流量（）进入低压级压缩机的制冷剂的质量流量。
P118
14．生成溶液的方法主要有三种：
即（）、（）和（）。
P145
15．吉布斯定律的表达式为（）。
P149
16．热能驱动的可逆制冷机性能系数的数学表达式是（
）。
P160
17．在溴化锂吸收式制冷机系统中，（）为制冷，（）为吸收剂；
在氨吸收式制冷机系统中，（）为制冷剂，（）为吸收剂。
P164\214
18．通常将（）和（）称为第二制冷剂。
P314
19．就载体蓄冷方式而言，可以分为（）和（）两大类；
就空调蓄冷方式而言，通常有（）和（）两大类。
P322-323
20．在深冷技术中常见的低温工质主要有（）、（）、（）、（）、（）、（）等。
P336-337
21．空气的主要组分是（）、（）、（）和（），还有微量的稀有气体及碳氢化合物等。
P338
22．液氧的标准蒸发温度为（）K；
液氩的标准蒸发温度为（）K；
液氮的标准蒸发温度为（）K。
P336
23．氦（4He）的标准沸点为（）K；
HeⅡ具有其他液体所没有的超（）性。
氦主要是从（）中提取。
P343-344
24．气体液化循环的主要目的是获取（），它是（）循环，这是与普通制冷循环所不同的。
P349
25．气体液化循环的单位能耗指的是获得1kg（）所需要消耗的功。
P351
26．一次节流液化理论循环的单位制冷量在数值上等于高压空气的（）效应。
对应液化系数最大值的气体压力p2必然落在等温线T和（）的交点上。
P353\354
27．一次节流液化循环的实际性能指标与（）、（）以及进换热器时高压空气的（）密切相关。
P355
28．有预冷的一次节流液化循环的液化系数及单位制冷量的大小主要取决于（）和（）以及（）。
P358
29．目前天然气液化循环主要有三种类型：
（）液化循环，（）液化循环和（）液化循环。
P372
30．天然气是以（）为主的烷烃类物质，其中含有少量的N2、H2和CO2等；
焦炉气以（）的含量为最高，其次是（），还有少量的CO、和N2等。
P379\380
31．应用第三种物质促使混合气体分离的方法，主要有（）法、（）法和（）法。
P391
32．所谓并流冷凝，是指被（）与不断冷凝下来的（）的流向是相同的。
P400
33．单级空气精馏塔有两类：
一类是制取高纯度的（）或（），一类是制取高纯度的（）或（）。
P409-410
三、问答题：
1．何谓制冷？
制冷与低温技术研究的内容可概括为哪四个方面？
P1-P2
制冷是指用人工的办法在一定时间和一定空间内将物体冷却，使其温度降低到环境温度以下并保持这个温度
四个方面：
1）研究获得低于环境温度的方法机理以及与此对应的循环，并对循环进行热力学的分析和计算
2）研究循环使用中工质的性质3）研究气体的液化和分离技术4）研究所需的各种机械和设备
2．常用的制冷方法有哪几类？
物质相变制冷又分为哪两种？
P9\P13
常见的方法有：
物质相变制冷，气体膨胀制冷，绝热放气制冷，电、磁制冷
物质相变制冷分为：
固体升华制冷和液体蒸发制冷
3．蒸气压缩式制冷的基本系统由哪几部分组成？
简要描述其工艺流程。
P14-P15
系统由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀组成
蒸发器内低温制冷剂与被冷却对象发生热交换、吸收热量后变成低压蒸发进入压缩机。
低压蒸汽经压缩后以高压排除到冷凝器，被冷凝器冷凝成高压液体，高压液体经节流降压后进入蒸发器内继续制冷，完成循环
4．蒸气吸收式制冷的基本系统由哪几部分组成？
P15-P16
系统由蒸发器、冷凝器、吸收器、发生器、节流装置组成
溶液回路：
吸收剂在吸收器中吸收制冷气体后形成溶液，溶液经过泵送到发生器中，经过加热后又可以释放出制冷蒸汽。
制冷回路：
高压制冷蒸汽在冷凝器中冷凝，产生的高压制冷剂液体经过节流后到蒸发器中蒸发制冷，制冷后形成的制冷蒸汽在吸收器被吸收剂吸收两个回路一起，构成蒸汽吸收式制冷循环。
5．所有制冷剂的有用过热，对制冷循环的性能指标的影响都是正向有益的吗？
举例说明原因。
P78
有用过热对单位容积制冷量和COP的影响取决于制冷剂的性质。
比如CO2的有用过热是有益的而NH3的有用过热是有害的
6．在自然界中能否找到一种制冷剂，它既有很高的临界温度又有很低的标准沸点温度？
说明理由。
绝大多数制冷剂的临界温度和蒸发温度之比约等于0.6。
这就说明不可能找到一种制冷剂既有很高的临界温度温度又有很低的标准沸点温度
7．两级压缩制冷循环的形式主要有哪几种？
何谓中间完全冷却？
何谓中间不完全冷却？
P116
基本循环形式主要有四种：
一次节流中间完全冷却循环、两次节流中间完全冷却循环、一次节流中间不完全冷却循环、两次节流中间不完全冷却循环
中间完全冷却：
中间冷却使中间压力下的气体完全消除过热成为饱和蒸汽
中间不完全冷却：
中间冷却仅使中间压力下的气体温度有所降低但并未完全消除过热
8．在两级压缩制冷循环的热力计算中，如何确定最佳的中间压力？
P124
对于给定的蒸发温度和冷凝温度，在Po和Pk的比例中项附近试取一组中间温度值，按每个中间温度分别进行循环特性计算，得出相应的COP，做出COP随中间温度的变化曲线，找出峰值点对应的中间温度值，其相应的饱和压力值即为最佳中间压力
9．理想的吸收剂应具备哪些基本特征？
在吸收式制冷系统中可作为制冷剂的物质分为哪四大类？
P158
基本特征：
1、具有强烈吸收制冷剂的能力2、同压力下的沸腾温度比制冷剂的沸腾温度高得多3、危险性小，无毒4、对金属腐蚀性小5、价格低廉，易获取可以分为：
水类、氨类、醇类和氟利昂类四大类
10．影响吸收式制冷循环性能系数的因素有哪些？
简要分析说明。
P160\181-184
热能驱动可逆机的制冷性能系数
，表明COP随着驱动热源温度Tg和低温热源温度Tc的提高而提高，随着高温热源温度Ta的提高而降低。
除了这些因素以外，还有：
1、随着加热蒸汽压力的降低，COP下降2、冷媒水出口温度降低、COP降低3、冷却水进口温度降低，COP增大4、冷却水和冷媒水水质变差导致COP降低5、不凝结气体会导致COP降低6、冷却水量和冷媒水量几乎不影响制冷量和COP7、机组的制冷量几乎与溶液的循环量成正比
11．用气体水合物蓄冷具有哪些主要优点？
P331
1、蓄能密度与冰蓄冷相当2、相变温度为5~13°
C，使制冷机蓄冷运行时能保持正常的空调工况3、可以直线直接接触的蓄冷-释冷换热过程，换热效率高
12．在分凝法中，何谓并流冷凝与逆流冷凝？
说明其优缺点。
P400-401
并流冷凝是指被冷却气流与不断冷凝下来的冷凝液流流向一致；
逆流冷凝是指被冷凝气体与已冷凝液体流向相反
并流冷凝：
1）特点：
无相变时，冷凝器底部温度较低顶部温度较高2）优点：
无相变时，就温度分布而言分离程度要完全一些
3）缺点：
出口处气相中高沸点组分转入液相的推动力小，冷凝液中高沸点组分的摩尔分数小，有相变时分离程度不占优势
逆流冷凝：
无相变时，冷凝器顶部温度较低底部温度较高2）优点：
出口处气相中高沸点组分转入液相的推动力大，冷凝液中高沸点组分的摩尔分数大3）缺点：
无相变时，就温度分布而言分离程度没有并流冷凝完全
13．由于空气精馏的特殊性，空气液化循环需要适应精馏的哪些要求？
P406
1、要求压缩的空气经冷却后能全部送入精馏装置以获得最多的分离产量2、经就节流阀节流后的空气压力和经膨胀机膨胀后的压力要适合精馏的压力3、液化循环的循环系数及制冷量要根据精馏的要求而确定4、液化循环要满足分离设备启动阶段和正常运转的要求
14．空气的三元精馏与二元精馏相比，有哪些不同？
空气分离的步骤是什么？
P407
不同处：
1、首先按三元系计算时，必须了解氧-氩-氮三元混合物的气液平衡关系2、分离的次序多，分离更为复杂
步骤：
1、分离三相点高的组分，如水分CO22、分离有害的组分，如碳氢化合物3、分离沸点很低的组分，如氖，氦，氢4、很难分离的组分如氪，氙最后分离
四、简述题：
1．简述液体蒸发制冷循环的基本原理。
P13-P14
液体蒸发制冷循环包括以下四个基本过程：
制冷剂液体在低压下汽化产生低压蒸气，将低压蒸汽抽出并提高压力变成高压气，将高压气冷凝成高压液体，高压液体再降低压力回到初始状态。
如此便完成循环。
2．简述获得液态制冷工质过冷所常用的几种方法。
P75-77
（1）、利用冷凝器直接得到过冷
（2）、利用过冷器过冷（3）、用气液热交换器获得过冷
3．简述采用回热循环的主要优点，并简要说明哪些制冷工质不宜采用回热循环？
P41-43\P79-80
回热循环压力比小，不仅减小了压缩机和膨胀机的单位功，而且减小了压缩过程、膨胀过程的不可逆损失，所以回热循环的实际性能系数比无回热循环大。
回热循环相当于有用过热循环，氨、R21、R40等制冷剂不宜采用回热循环。
因为回热使循环经济性下降，同时氨的绝热指数大，排气温度高，吸气过热会造成氨的排气温度过高，危害压缩机的安全性和可靠性
4．简述多级蒸气压缩制冷循环的主要优点。
P115-116
单级压缩在常温冷却条件下，能获得的低温程度有限，制约因素是压缩比和排气温度。
压缩比和排气温度升高后：
（1）实际压缩机存在余隙容积，压力比升高，压缩机的容积效率下降
（2）压缩过程不可逆损失增加，压缩机效率降低，这些造成制冷量和COP明显下降（3）压缩机排气温度上升，会超过允许的限值。
多级蒸汽压缩制冷循环就克服了以上的不足
5．简述一次节流循环和两次节流循环各自的优缺点。
P117
一次节流的不可逆损失大，节流后闪蒸汽多，单位制冷量和COP小。
但是其供液压差大，系统简化，只用一只节流阀，并且节流阀前后的压差大，节流阀尺寸小，节流前液体的过冷度大，不宜闪蒸。
两次节流可以用两级压缩机循环获得两种不同的蒸发温度，但其两次节流需用两只节流阀，每只节流阀上的压降要小许多，相同流量下要求用大口径的节流阀，同时还要保证两只节流阀的流量调节相协调。
再则，由于第二只节流阀前制冷剂液体温度较低且无过冷，很容易出现阀前的闪蒸问题。
6．简述康诺瓦罗夫定律的内容，并说明其在制冷与低温技术中的使用价值。
P148
对于较低沸点的液体，它在气相里的摩尔分数大于它在液相里的摩尔分数
康诺瓦罗夫定律是精馏的基础，因为如果溶液摩尔分数和气相摩尔分数完全相同，两组分不可能用精馏分离
7．写出溶液混合或分离所遵循的杠杆规则的数学表达式，并说明其在h-w图上意义。
P153
混合点M与两个起始状态点的距离与混合前两溶液的质量成反比
8．简要分析说明氨水溶液的h-w图与溴化锂水溶液的h-w图异同点。
P161-163
同：
两个图的下部相同，都是液态区，给出了不同压力下等压饱和液体线和不同温度下的液体等温线。
图中每个点表示每个状态
异：
氨水溶液的上部是气体区有氨的饱和蒸气线和相应的辅助线。
溴化锂溶液制冷剂是水而氨水溶液的制冷剂是氨，故溴化锂水溶液的h-w图表示水蒸气的点都位于w=0的纵坐标线上，在h-w图的上部只有辅助线。
9．简述溴化锂及溴化锂水溶液的主要特性。
P164-167
溴化锂有以下特性：
（1）锂和溴分别属碱和卤族元素。
其化合物溴化锂（LiBr）属盐类，有咸味，为无色粒状晶体，融点为549℃。
（2）点为1265℃，在常温或一般高温下可以认为是不挥发的。
（3）易溶于水。
（4）性质稳定，在大气中不分解。
（5）它由92.01%的溴和7.99%的锂组成，相对分子质量为86.845；
密度为3464kg/m3（25℃时）。
溴化锂水溶液的性质：
（1）无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。
（2）溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低。
（3）溶液中水的蒸气压力很低。
溶液有强烈的吸湿性。
（4）溶液密度比水大（5）比热容小（6）粘度大（7）表面张力大（8）溶液的热导率随溴化锂质量分数的增大而降低，随温度的升高而增大（9）对黑色金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性
10．简述提高溴化锂吸收式制冷机性能的主要途径。
P208-211
（1）及时抽除不凝气体
（2）调节溶液的循环量（3）强化传热和传质过程（4）三效吸收式制冷（5）用低温热源制取热媒（6）采取适当的防腐措施
11．简述氨及氨水溶液的主要特性。
P110\215-217
氨：
沸点为-33.3℃，凝固点为-77.7℃。
单位容积制冷量大，粘度小，密度小，流动阻力小，传热性能好。
毒性大，易燃易爆，有刺激性气味。
绝热指数大，压缩终温高。
能与水以任意比例互溶
氨水：
氨和水的比例是任意的，对有色金属有腐蚀作用，纯液氨在0℃时的密度为0.64Kg/L,氨水的密度随温度和氨的质量分数变化而变化
12．简述双级氨吸收式制冷机系统的工艺流程及性能特点，并与单级氨吸收式制冷机的性能进行比较。
P221-222
流程：
进入低压分馏塔的浓溶液在塔内分离出两股流体，含氨很高的蒸汽从塔顶排除，含氨很低的稀溶液从塔底流出。
稀溶液经换热后节流后进入低压吸收器，吸收来自过冷器的蒸汽变成浓溶液，经换热器后进入低压精馏塔。
进入高压精馏塔的浓溶液经过分离后产生纯度很高的蒸汽和稀溶液。
稀溶液经换热后进入高压吸收器，吸收来自低压精馏塔的蒸汽成为浓溶液。
高纯度氨蒸汽冷凝后成为液体，过冷之后进入蒸发器蒸发制冷，变成的蒸汽再进入低压吸收器。
完成循环
在相同的蒸发温度下，双级制冷机比单级制冷机需要的低温热源温度更低，但制冷性能系数较低。
13．简述采用载冷和蓄冷所具有的目的意义和优点。
目的：
用于不适于就近安装制冷剂或不希望用制冷剂直接冷却的场合
优点：
可以将制冷剂系统集中在一个很小的范围内安装，是制冷系统管道、接头减少，便于检修。
同时注入的制冷剂量减少
意义：
便于解决冷量的分配和控制问题，便于机组的维护和管理，便于机组的使用和安装
14．简述流态冰载冷的主要优点。
P318
（1）单位载冷能力大，可减少制冷剂的循环量，减少泵的功耗
（2）输送管道尺寸小，管道隔热设施费用少（3）进出口温差小，冷却温度分布均匀（4）表面传热系数大，可以减小冷却器的尺寸
15．简述单级精馏塔及双级精馏塔的结构组成、工作原理和工艺过程。
P410-411
单级精馏塔由塔釜，塔板及筒壳、冷凝蒸发器三个部分组成。
气氮在冷凝蒸发器内被冷却变成液体，一部作为液氮产品从冷凝蒸发器引出，另一部分作为回流液沿塔板自上而下流动，与上升的蒸汽发生热质交换。
釜液经节流阀进入冷凝蒸发器的蒸发侧被加热蒸发，变成富氧空气引出。
双级精馏塔由下塔、上塔、上下塔间的冷凝蒸发器组成。
空气进入下塔底部自上而下穿过塔板。
下塔底部得到一定纯度的气氮。
氮进入冷凝蒸发器的冷凝侧被液氧冷凝成液氮，一部分作为下塔回流液流至塔釜，另一部分聚集在液氮槽中经液氮节流阀后，送入塔顶作上塔的回流液。
下塔塔釜中液空经节流后进入上塔中部，参加精馏过程。
液氧经过冷凝蒸发器的蒸发侧，被下塔的气氮加热蒸发，气氧一部分作为产品引出，另一部分从下往上参加精馏。
五、综述题：
1．综合分析各种实际因素对压缩式制冷循环的影响。
P74-83
（1）高压液体过冷使循环的主要特征指标单位制冷量q0、单位容积制冷量qZV和COP增大，而且由于单位容积制冷量增大，还使压缩机制冷能力提高；
由于吸气比体积和比功不变，故压缩机功率不变。
过冷度越大，得益越大。
（2）压缩机吸气过热使排气温度升高，还对其他循环特性指标造成影响，具体影响情况要看吸气过热所造成的制冷剂比焓是否产有用的制冷作用。
有用过热单位制冷量增大，单位容积制冷量不一定，比功增大，性能系数COP不一定。
无用过热单位制冷量不变，单位容积制冷量减小，比功增大，性能系数COP减小。
（3）管道压力损失和热交换的影响
a）吸气管：
吸气管产生的吸气过热是无用过热，对循环有害。
使吸气比体积增大，容积制冷量减小，排气温度上升，COP下降
吸气管内制冷剂压力损失使得压缩机吸气压力下降，吸气比体积增大，容积制冷量下降。
另外还使压缩机工作压力比增大引起压缩
机比功增大和排气温度升高，同时还使得循环的性能系数下降
b）排气管：
排气管热交换起到冷却高压排气的作用，减少了冷凝器的热负荷，有利无害。
排气管的压力损失使压缩机工作压力增大，比功增大，排气温度升高
c）高压液管：
制冷剂的温度高于环境温度时，高压液管起到过冷作用，对循环有利。
制冷剂的温度低于环境温度时，对循环有害
高压液管的压力损失会使膨胀阀的流通能力减小
d）低压液管：
低压液管换热和阻力损失对循环有害
（4）压缩机和压缩过程的不可逆的影响：
压缩机存在功率损失和容积损失，使得压缩机实际功耗增大，输气量减小，导致制冷能力减小，性能系数下降。
（5）相变不可逆的影响：
实际相变传热有传热温差，会使循环的压力比，压力差增大，比功增大；
单位制冷量减小，性能系数降低
（6）其他因素的影响：
润滑油和水分及不凝气体
2．分析和描述一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环的工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。
P117-119
1-2：
表示低压压缩机的压缩过程
2-3：
表示低压压缩机的排气在中间冷却器中冷却的过程
3-4：
表示高压压缩机中的排气过程
4-5：
表示制冷剂在冷凝器中的冷却，凝结和过冷（可能没有过冷）过程
此后溶液分为两路：
a）5-6：
表示进入中间冷却器的一路液体在节流阀中的节流过程
6-3：
表示节流后的制冷剂在中间冷却器中的
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