2025年大学四年级（能源与动力工程）制冷原理与技术试题及答案.doc

2025年大学四年级（能源与动力工程）制冷原理与技术试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
每题有且仅有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内。(总共10题，每题3分，每题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效)

w1. 以下哪种制冷循环是目前应用最广泛的？（ ）
A. 蒸汽压缩式制冷循环
B. 蒸汽吸收式制冷循环
C. 蒸汽喷射式制冷循环
D. 吸附式制冷循环

w2. 制冷压缩机的理论输气量与以下哪个因素无关？（ ）
A. 压缩机的结构形式
B. 制冷剂的种类
C. 压缩机的转速
D. 吸气状态

w3. 在蒸汽压缩式制冷系统中，节流阀的作用是（ ）。
A. 控制制冷剂流量
B. 提高制冷剂压力
C. 降低制冷剂温度
D. 增加制冷剂过热度

w4. 制冷剂在蒸发器中进行的是（ ）过程。
A. 等温压缩
B. 等压汽化
C. 等焓节流
D. 等熵膨胀

w5. 以下哪种制冷剂属于卤代烃类？（ ）
A. R717
B. R22
C. R134a
D. R744

w6. 制冷系统中，冷凝器的作用是将（ ）。
A. 高温高压气态制冷剂冷凝成高温高压液态制冷剂
B. 高温高压液态制冷剂冷凝成低温低压液态制冷剂
C. 低温低压气态制冷剂冷凝成低温低压液态制冷剂
D. 低温低压液态制冷剂冷凝成高温高压液态制冷剂

w7. 压缩机的排气温度过高，可能会导致（ ）。
A. 制冷剂性能下降
B. 压缩机寿命延长
C. 制冷量增加
D. 系统运行更稳定

w8. 关于制冷系统中的油分离器，以下说法正确的是（ ）。
A. 其作用是分离制冷剂中的水分
B. 能有效防止润滑油进入冷凝器
C. 可提高制冷系统的制冷系数
D. 对系统性能无明显影响

w9. 在制冷系统设计中，确定蒸发器面积时需要考虑的因素不包括（ ）。
A. 制冷负荷
B. 制冷剂流速
C. 压缩机功率
D. 传热系数

w10. 以下哪种制冷系统适用于大型商场等人员密集场所的空调制冷？（ ）
A. 单机压缩式制冷系统
B. 多机压缩式制冷系统
C. 吸收式制冷系统
D. 喷射式制冷系统

第II卷（非选择题 共70分）

w11. 简答题（每题10分，共20分）
简述蒸汽压缩式制冷系统的工作原理。

简述影响制冷压缩机性能的主要因素。

w12. 计算题（每题15分，共30分）
已知某蒸汽压缩式制冷系统的制冷量为100kW，蒸发温度为-15℃，冷凝温度为35℃，制冷剂为R22。试计算该系统的理论制冷系数和压缩机的理论功率。（已知R22在-15℃时的汽化潜热为167.5kJ/kg，在35℃时的冷凝热为237.8kJ/kg）

某制冷压缩机的气缸直径为100mm，活塞行程为120mm，转速为1440r/min，制冷剂为R134a，吸气压力为0.15MPa，吸气温度为15℃，排气压力为1.2MPa。求该压缩机的理论输气量。（已知R134a在0.15MPa、15℃时的比体积为0.147m³/kg）

w13. 分析题（20分）

材料：某制冷系统在运行过程中出现制冷量不足的现象。经检查发现，蒸发器表面结霜严重，压缩机吸气压力较低，排气温度正常。

问题：请分析该制冷系统出现制冷量不足的原因，并提出相应的解决措施。

w14. 设计题（20分）

材料：某小型超市需要安装一套制冷系统，要求制冷量为50kW，室内温度保持在2℃，室外环境温度为35℃。

问题：请设计一套蒸汽压缩式制冷系统，包括确定压缩机型号、冷凝器类型、蒸发器类型、节流阀规格等，并说明设计依据。

答案
w1. A
w2. B
w3. A
w4. B
w5. C
w6. A
w7. A
w8. B
w9. C
w10. B

w11. 蒸汽压缩式制冷系统工作原理：压缩机将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，排入冷凝器；在冷凝器中，高温高压气态制冷剂被冷却冷凝成高温高压液态制冷剂；然后通过节流阀节流降压，变成低温低压液态制冷剂进入蒸发器；在蒸发器中，低温低压液态制冷剂吸收被冷却对象的热量而汽化，成为低温低压气态制冷剂，再被压缩机吸入进行下一个循环。
影响制冷压缩机性能的主要因素：压缩机的结构形式、转速、气缸尺寸、吸气状态、排气压力、制冷剂性质、润滑情况、冷却条件等。

w12. 1. 首先求单位质量制冷量q0：q0 = 167.5kJ/kg
冷凝热qk = 237.8kJ/kg
理论制冷系数ε0 = q0 / (qk - q0) = 167.5 / (237.8 - 167.5) ≈ 2.38
压缩机理论功率P0 = Q0 / ε0 = 100 / 2.38 ≈ 42kW
2. 压缩机理论输气量Vh = πD²Sn / 4 × 10⁻³ = 3.14×0.1²×0.12×1440 / 4 × 10⁻³ ≈ 0.136m³/min

w13. 原因：蒸发器表面结霜严重，会使传热热阻增大，导致蒸发器的换热效率降低，从而使制冷剂吸收的热量减少，制冷量不足。同时，结霜导致蒸发器空气侧阻力增大，使得压缩机吸气压力降低，进一步影响制冷量。
解决措施及答案：定期对蒸发器进行除霜，可采用热气融霜或电加热融霜等方式。检查空气过滤器是否堵塞，若堵塞应及时清洗或更换以保证蒸发器通风良好。适当调整膨胀阀的开度，保证制冷剂的合理流量。

w14. 压缩机型号：可选用涡旋式压缩机，如谷轮ZB系列，其具有体积小、效率高、振动小等优点，适用于小型制冷系统。依据超市制冷量需求及系统整体要求。
冷凝器类型：可采用风冷式冷凝器，结构简单，安装方便，适合小型场所。根据室外环境温度和制冷量确定其换热面积。
蒸发器类型：选用直接蒸发式空气冷却器，能直接冷却空气，满足室内制冷需求。依据室内空间大小和制冷要求计算其换热面积。
节流阀规格：选用热力膨胀阀，根据制冷系统的流量和压力变化来调节制冷剂流量。根据蒸发器负荷和制冷剂特性确定其规格。