标准答案及评分标准04级制冷原理A.doc

试卷编号： ( A )卷
课程编号： X59020012 课程名称： 制冷原理 考试形式： 闭卷
适用班级： 热能041、042 姓名： 学号： 班级：
学院： 机电工程学院 专业： 热能与动力工程 考试日期：
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
累分人 签名
题分
12
30
36
22

100
得分

考生注意事项：1、本试卷共 6页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。
2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
一、 名词解释(每题 3 分，共 12分)
得分
评阅人

1、 制冷——作为一门科学，是指用人工的方法（1分） 在一定时间和一定空间内（1分） 将某物体或流体冷却，使其温度降至环境温度以下并保持这个低温。（1分）

2、 载冷剂——在间接冷却的制冷装置中，（1分） 被冷却物体或空间中的热量，是通过一种中间介质传给制冷剂，并且这种中间介质通常是液体形式，（1分） 在流动的过程中实现冷量的传递，该介质被称为载冷剂。（1分）

3、 分别写出下列制冷剂的国际代号： CFCL3，H2O
CFCL3: R11 (1.5分) ； H2O: R718 (1.5分)

4、 分别解释ODP与GWP的含义：
ODP：臭氧衰减指数，表示物质（制冷剂）对大气臭氧层消耗的潜能值。 1.5分
GWP：温室效应指数，表示物质造成温室效应危害的程度。 1.5分
南昌大学 2006～2007学年第一学期期末考试试卷

二、 填空题(每空 1 分，共 30分)
得分
评阅人

1、 根据制冷所得到的低温范围，以温度　120K　　为分界，通常将制冷技术划分
为 普通制冷 和　　低温制冷　　　　两个领域。

2、 第一台以　乙醚　为工质的蒸气压缩式制冷机，发明于1834年，是美国发明家
　珀金斯（或PERKINS）　　　制造的。

3、 根据制冷过程是否存在 相变 现象，可将制冷方法分为 相变制冷 和 非相变制冷
两大类；常见的液体汽化制冷系统主要有：蒸汽压缩式制冷系统、蒸汽吸收式制冷系统、
　蒸汽喷射式制冷系统　和　蒸汽吸附式制冷系统　。

4、 氟里昂制冷剂通常可采用一种特殊的符号表示法来判断该制冷剂的卤代程度，其中符号　CFC 表示完全卤代烃，符号　HCFC　表示不完全卤代烃，而符号 HFC 则表示只含氢、氟、碳原子的无氯卤代烃。

5、 在溴化锂吸收式制冷机中，由于溴化锂溶液对有色金属，尤其是对　黑色金属　具有强腐蚀性，故需在溶液中添加　铬酸锂　　作为缓蚀剂。

6、 已知某水冷式冷凝器的冷凝温度为４０℃，冷却水进出口温度分别为３２℃与３６℃，则该冷凝器的平均传热温差为　5.8℃　　（要求保留小数点后1位）。

7、 在小型氟里昂制冷装置中，通常将干燥过滤器安装在　膨胀阀（或节流阀）　之前，其作用是防止　“冰堵”　　和　　“脏堵”　　　的事故出现。

8、 冰箱中蒸发器表面结霜太厚，会导致制冷效果下降，因而必须除霜，目前快速除霜的方法分别有两种，即　电加热法　　　或　高温蒸汽加热　　　　。

9、 在制冷循环中，根据导致压缩机吸入蒸汽过热的具体原因可分为两种性质的过热：即 有效 过热与 无效（或有害） 过热；通常，制冷剂蒸汽在吸气管中的过热一般认为是 无效过热（或有害过热） 过热（特别说明除外）。

10、通常，按标准蒸发温度的高低，可将制冷剂分为三类： 高温制冷剂 、
中温制冷剂 和 低温制冷剂 ；低温制冷剂的临界温度 低 （高或低？）。

三、 问答题(共 36分)
得分
评阅人

1、 请阐述采用两级压缩制冷循环的原因。（12分）
单级压缩循环所能达到的最低制冷温度是有限的，通常，最低只能达到-40℃左右的温度。其主要原因是受单级活塞式压缩机的极限使用条件的限制。（3分）
为了获取较低的制冷温度（-40℃～-70℃）, 对于单级压缩制冷循环，则会出现蒸发温度过低，
或冷凝压力过高，并可能超出压缩机的极限使用条件，这时将产生下述问题： （3分）
1） 压力比增大，压缩机输气系数大大降低，输气量与效率显著下降； （1分）
2） 排气温度过高，压缩机润滑条件恶化，大大缩短压缩机的使用寿命和导致压缩机出故障；（1分）
3） 节流损失增加，单位制冷量下降，而压缩机功耗增加，循环的制冷系数下降，经济性下降。（1分）
因此为了获取较低的制冷温度（-40℃～-70℃），同时又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围，则必须采用中温制冷剂的多级压缩制冷循环。（2分）
在应用中温制冷剂时，三级压缩的蒸发温度与两级压缩的相差不大。所以现代制冷机中，多采用两级压缩。（1分）

2、 请画出氨水吸收式制冷系统的简图，要求在图中注明各部分的名称，然后叙述其工作过程。（15分）
系统简图如下所示。具体工作过程为：由蒸发器出来的氨蒸气被吸收器中稀的氨水溶液吸收，溶液逐渐变浓，吸收终了的浓氨水溶液从吸收器底部排出，被溶液泵加压后先经过热交换器和发生器出来的稀氨水溶液发生热交换而被加热，进入发生器；在发生器中浓氨水溶液被加热蒸汽进一步加热，发生出来的氨蒸气离开发生器进入冷凝器冷凝变成液体的氨，经过节流降压后在蒸发器中蒸发制冷，液体的氨变成氨蒸气后被抽吸到吸收器中，开始新的一轮循环。（6分）
另一方面，发生器中浓氨水溶液由于受加热，溶液中的液氨不断沸腾蒸发，溶液逐渐变稀，发生终了的稀氨水溶液由发生器底部排出，首先经过热交换器被来自吸收器的低温的浓氨水溶液冷却，再通过节流阀节流降压进入吸收器充当吸收剂，用来吸收氨蒸汽。（3分）

6分

3、 何谓共沸制冷剂？采用共沸制冷剂替代单一制冷剂具有哪些优点？（9分）

由2种或2种以上标准蒸发温度相接近的物质混合组成的制冷剂，称为共沸制冷剂。 3分
以下每点各1.5分。
① 在一定的蒸发压力下蒸发时，具有几乎不变的蒸发温度，而且一般比其任一组分的蒸发温度低。
② 在一定的蒸发温度下，共沸制冷剂的单位容积制冷量比其单一组分的单位容积制冷量大。
③ 共沸制冷剂的化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。
④ 在封闭式压缩机中，采用共沸制冷剂可使电动机得到更好的冷却，电机绕组温升较小。

四、 计算题(共 22分)
得分
评阅人

1、 下图为R12的制冷装置简图与对应的循环压焓图，其中压焓图上A—B为等熵压缩过程线；已知制冷剂从蒸发器出来时为饱和蒸汽，冷凝器的热负荷为19.7KW，压缩机的指示效率为0.85，机械效率为0.90；整个循环过程的相关参数见下表。求（1）、制冷量Q0， （2）、实际制冷系数ε。 （10分）

状态点
G
G’
E
D
C
B
比焓（KJ/Kg）
403.499
194.176
224.084
247.042
249.686
438.305
D
G’
h
Bsss
B
F
C
E
G
A
lgP

解： （1）、 由于热交换器中存在如下热平衡关系：吸热等于放热，即
，故有
（1分）
则单位冷凝热：
KJ/Kg KJ/Kg； （2分）
制冷剂质量流量为： Kg/s ； （1分）
而单位制冷量为： KJ/Kg； （1分）
则制冷量为： KW； （1分）
（2）、指示比功为：
KJ/Kg； （1分）
实际比功为： KJ/Kg； （2分）
故实际循环的制冷系数为：
（1分）

2、 已知一级节流中间完全冷却的两级压缩氨制冷系统如下图所示，制冷剂离开冷凝器时为过冷液体，并且系统的制冷量为50.0KW，低压级压缩机吸入的气体为饱和氨蒸汽，高压级压缩机的指示效率为0.85，低压级压缩机的指示效率为0.80，循环过程中各点的比焓如下表所示（其中点2、点4分别为低压级与高压级压缩机的等熵压缩排气点）。求（1）、试用压焓图表示该循环过程，要求压焓图上标出的各状态点与制冷系统简图上各点相对应； （2）、分别计算出高压级与低压级压缩机的制冷剂质量流量； （3）、冷凝器总热负荷。 (12分)

状态点
1
2
3
4
5
7
比焓（KJ/Kg）

1387.2

1623.6

1441.4

1673.9

343.0

152.7

解：1）该循环过程压焓图表示如下： （4分）
（2）分别计算出高压级与低压级压缩机的制冷剂流量：
单位制冷量： KJ/Kg； （1分）
低压级压缩机的制冷剂流量为： Kg/s； （1分）
再由中间冷却器的热平衡关系可推得高压级压缩机的制冷剂流量为：
； （1.5分）
又 KJ/Kg; （1分）
故有 Kg/s； （0.5分）
（3）冷凝器热负荷求算：
由于 KJ/Kg; （1分）
则单位冷凝热为： KJ/Kg; （1分）
可得冷凝器热负荷为： KW. （1分）

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