《空调用制冷技术》自学指导书刘海涛要点.docx

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《空调用制冷技术》自学指导书刘海涛要点

《空调用制冷技术》

自学指导书及习题集

中原工学院继续教育学院

第一部分《空调用制冷技术》自学大纲

一、课程性质、目的和任务

空调用制冷技术是建筑环境与设备工程的专业主干课程。

目的是使学生掌握人工制冷的各种方法、原理、系统和设备。

为将来从事制冷技术方面的产品开发、科学研究、工程规划、以及制冷空调工程装置的运行管理打下系统制冷技术基础。

由于制冷空调系统与设备在楼宇建筑的公用设施中占重要地位，建筑环境与设备工程专业培养公用设备的工程技术人员，其要求的知识面涵盖了制冷技术方面。

二、自学基本要求

1.掌握各种制冷方法的原理和组成

2.掌握制冷循环及制冷机特性的理论分析和计算

3.熟悉蒸气压缩式制冷机单级循环的热力计算

4.掌握吸收式制冷机的原理

5.掌握空调用冷水机组的类型和特点

三、自学内容和要求

课题一：

蒸气压缩式制冷的热力学原理

主要内容：

（一）理想制冷循环――逆卡诺循环

（二）单级蒸气压缩式制冷的理论循环

（三）单级蒸气压缩式制冷理论循环在压焓图上的表示

（四）单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算

自学要求：

1、掌握理想制冷循环及理想制冷系数的计算

2、掌握理论循环过程

3、熟悉制冷系数的概念、压焓图、单级蒸气压缩式理论循环在压焓图上的表示

4、了解单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算

课题二：

制冷剂和载冷剂

主要内容：

（一）制冷剂

（二）载冷剂

自学要求：

1、掌握制冷剂的分类及常用制冷剂的特点

2、掌握载冷剂的分类及盐水的性质

3、理解对制冷剂在热力学方面的要求

4、了解CFC的限用和替代物的选择

课题三：

蒸气压缩式冷水机组

主要内容：

（一）制冷压缩机、活塞式制冷压缩机、螺杆式制冷压缩机、离心式制冷压缩机

（二）冷凝器与蒸发器

（三）节流机构、控制仪表

（四）蒸气压缩式冷水机组的种类及工作原理

（五）蒸气压缩式冷水机组的选型

自学要求：

1、掌握冷凝器、蒸发器的种类和基本构造

2、掌握冷凝器、蒸发器的工作原理

3、掌握节流阀的种类及工作原理

4、掌握蒸气压缩式冷水机组的种类及工作原理

5、理解活塞式、螺杆式、离心式制冷压缩机的工作原理及特点

6、理解输气系数的概念、压缩机的功率与效率的概念

7、应用冷水机组特点，正确选择蒸气压缩式冷水机组

8、了解活塞式、螺杆式、离心式制冷压缩机的总体结构

课题四：

溴化锂吸收式制冷机

主要内容：

（一）溴化锂吸收式制冷的工作原理。

（二）溴化锂－水溶液的性质及焓－浓度图

（三）溴化锂吸收式制冷机的结构及流程

（四）溴化锂吸收式制冷机的变工况特性和能量调节。

自学要求：

1、掌握溴化锂吸收制冷的工作原理

2、掌握单效、双效溴化锂吸收式制冷机及直燃式溴化锂吸收式制冷机的结构和流程

3、掌握溴化锂吸收式制冷机的能量调节方法

4、应用溴化锂吸收制冷的工作原理，正确分析实际机组的工作流程

5、应用溴化锂吸收式制冷机组原理及特点，正确选择和操作溴化锂吸收式制冷机

6、了解溴化锂－水溶液的性质及焓－浓度图

四．教材及参考书

教材：

《空气调节用制冷技术》彦启森主编，中国建筑工业出版社出版

参考书：

《制冷技术及应用》周光辉主编，山西人民教育出版社出版

第二部分《空调用制冷技术》自学练习题

一．基本概念

1.过冷度

2.热力完善度

3.压缩机总效率

4.余隙系数

5.氟利昂

6.过热损失

7.载冷剂

8.能效比

9.热力系数

10.节流损失

11.供热系数

12.制冷剂

13.容积效率

14.性能系数

15.循环倍率

16.放气范围

17.指示效率

18.摩擦效率

19.`理论输气量

20.实际输气量

二．填空

1.逆卡诺循环是由两个过程和两个过程组成。

2.被冷却物温度、冷却物温度，则越高。

3.制冷剂的安全性包括和两项内容。

4.写出R123的化学式。

5.蒸汽压缩式冷水机组常用的制冷剂有、和。

6.压缩机形式有、和。

7.压缩机按其封闭方式不同可分为、和。

8.8.浮球式膨胀阀可分为和两种，热力式膨胀阀可分为和两种。

9.吸收式制冷循环可分为循环和循环。

10.逆卡诺循环的制冷系数仅取决于To’、Tk’，其中变化对制冷系数的影响更大。

11.湿压缩存在和两方面危害。

12.表示制冷剂对环境影响的两个指标为和。

13.R134a的化学式为。

14.制冷剂的溶油性分为和。

15.按冷却方式不同，冷凝器可分为、和。

16.根据供液方式不同，蒸发器可分为、、

i.和。

17.电子膨胀阀具有和特点。

18.气液分离器的作用为

i.。

19.过热损失与和有关。

20.用膨胀阀代替膨胀机会带来和两部分损失。

21.制冷剂的安全性包括和两项内容。

22.R22和R123的化学式分别为、。

23.考虑制冷剂的溶水性是因为和

i.。

24.R11的短期替代制冷剂为；R12的替代制冷剂为。

25.水冷式冷凝器按结构形式可分为、和板式。

26.电子膨胀阀可用于和蒸发器。

27..油分离器的作用为。

28.吸收式制冷两个循环分别为和。

三、单选

1、制冷系数的定义是（）。

A．单位制冷量的耗功量

B．单位耗功量的制冷量

C．单位温差的制冷量

D．单位压差的耗功量

2、理想制冷循环的制冷系数（）。

A．只与制冷工质的汽化潜热有关，而与循环过程无关

B．只与循环过程的耗功量有关，而与制冷工质的性质无关

C．只与被冷却物的温度和冷却介质的温度有关，而与制冷工质的性质无关

D．只与循环过程的压力有关，而与被冷却物的温度和冷却介质的温度无关

3、实际制冷循环中水冷式冷凝器的冷凝温度应比理论值（）。

A．高4～6℃

B．低4～6℃

C．高6～8℃

D．低6～8℃

4、实际制冷循环的压缩过程是（）。

A．等焓过程

B．等熵过程

C．过热过程

D．多边过程

5、按绝热指数从大到小排列，下列（）是正确的。

A．R717，R22，R134a

B．R22，R134a，R717

C．R134a，R717，R22

D．R22，R717，R134a

6、中国家用制冷设备行业实现完全淘汰R12的计划时间是（）。

A．2005年

B．2010年

C．2008年

D．2012年

7、关于模块式制冷机组，下列（）不是其优点。

A．重量小

B．体积小

C．可变频调速

D．运行自动化程度高

8、若将不同机型的冷水机组按其排热量与制冷量的比值从小到大排序，下列（）是正确的。

A．离心式、螺杆式、往复活塞式、溴化锂吸收式

B．往复活塞式、溴化锂吸收式、离心式、螺杆式

C．螺杆式、往复活塞式、溴化锂吸收式、离心式

D．离心式、往复活塞式、螺杆式、溴化锂吸收式

9、R717冷水机组排氨口排气管，其出口应高于周围（）内最高建筑物屋脊（）。

A．50m；5m

B．100m；5m

C．30m；2m

D．30m；3m

10、溴化锂吸收式冷水机组的冷却水进出口温差宜为（）。

A．2～4℃

B．5～7℃

C．3～5℃

D．6～8℃

11、某R717蒸气压缩式制冷系统，蒸发温度t0=0℃，冷凝温度tk=40℃，制冷量Q0=100kW，按理论制冷循环进行热力计算该制冷系统制冷剂质量流量为（）。

A．338kg/h

B．360kg/h

C．370kg/h

D．380kg/h

12、某R717蒸气压缩式制冷系统，蒸发温度t0=0，冷凝温度tk=40，制冷量Q0=100kW，按理论制冷循环进行热力计算，该制冷循环的制冷系数和热力完善度分别约等于（）。

A．3；0.6

B．4；0.7

C．5；0.8

D．6；0.9

13、R407c制冷系统蒸发温度t0=-15℃，冷凝温度tk=30℃，节流阀前液体制冷剂过冷温度为5℃，压缩机吸气温度为-15℃，下列单位容积制冷量最接近值（）。

A．2210kJ/m3

B．2260kJ/m3

C．2300kJ/m3

D．2350kJ/m3

14、某蒸汽压缩式冷水机组，产品样本上给出该机组名义工况下制冷量为500USRt，电功率为350kW，则该冷水机组名义工况下的制冷性能系数约为（）。

A．7kW/kW

B．6kW/kW

C．5kW/kW

D．4kW/kW

15、一英国产的制冷机组，制冷量为72万Btu/h，用国际单位制表示该制冷剂的冷量为（）。

A．101kW

B．111kW

C．121kW

D．131kW

16、有一超低噪声水喷射冷却塔，进出水管内径为200mm，管内平均流速1.8m/s，水温降为5℃，若制冷系统选用的是螺杆式冷水机组，则可估算该冷水机组的制冷量约为（）。

A．800kW

B．890kW

C．980kW

D．1050kW

17、制冷剂分别为R134a、R22、R717的蒸气压缩式制冷系统，必须设置干燥过滤器的是（）系统。

A．R134a和R22

B．R717和R22

C．R134a和R717

D．R717

18、将常用制冷剂按其GWP值从小到大排序，下列（）是正确的。

A．R717，R152a，R134a，R22

B．R152a，R134a，R22，R717

C．R134a，R22，R717，R152a

D．R22，R717，R152a，R134a

19、开启式制冷压缩机的制冷性能系数COP，其定义是（）。

A．同工况条件下制冷量与电动输入功率的比值

B．同工况条件下电动输入功率与制冷量的比值

C．同工况条件下制冷量与轴功率的比值

D．同工况条件下轴功率与制冷量的比值

20、在其他条件不变的情况下，当制冷系统的冷凝温度升高时，制冷机的制冷量会（）。

A．增大

B．减小

C．不变

D．因制冷剂不同而可能增大也可能减小

21、按国家现行标准规定制冷量大于230kW的螺杆式水冷冷水机组，名义工况制冷性能系数（）。

A．应等于3.75

B．应大于3.75

C．应等于3.85

D．不应低于3.85

22、若将不同机型的冷水机组按其排热量与制冷量的比值从小到大排序，下列（）是正确的。

A．离心式、螺杆式、往复活塞式、溴化锂吸收式

B．往复活塞式、溴化锂吸收式、离心式、螺杆式

C．螺杆式、往复活塞式、溴化锂吸收式、离心式

D．离心式、往复活塞式、螺杆式、溴化锂吸收式

23、离心式冷水机组配用的机械通风逆流式冷却塔，若进冷却塔的水温为32℃，则每1kW制冷量对应的冷却水量约为（）。

A．180kg

B．220kg

C．280kg

D．350kg

24、溴化锂吸收式冷水机组的冷却水进出口温差宜为（）。

A．2～4℃

B．5～7℃

C．3～5℃

D．6～8℃

25、溴化锂吸收式制冷的放气范围是指（）。

A．稀溶液的浓度

B．浓溶液的浓度

C．稀溶液浓度与浓溶液浓度的平均值

D．浓溶液浓度与稀溶液浓度的差

26、改善蒸气压缩式制冷循环性能的主要措施有二，下列哪项为正

确？

（A）采用回热循环和多级压缩

（B）采用膨胀阀前再冷却制冷剂和多级压缩

（C）加大蒸发器和加大冷凝器

（D）加大蒸发器与加大冷凝器和采用膨胀阀前再冷却制冷剂

27、某R22制冷系统，采用R134A替代R22以后，系统制冷量的变

化，下列哪项为正确？

（A）基本不变

（B）稍有增加

（C）稍有减小

（D）大为减小

28、制冷剂管路设计影响制冷系统的性能和运行的可靠性，下列哪

项为正确？

（）

（A）压缩机吸气管应有坡度，R22坡向蒸发器，氨坡向压缩机

（B）制冷压缩机吸气管阻力损失可大于排气管阻力损失

（C）应尽可能减小制冷压缩机吸气管阻力损失

（D）氨和R22的制冷剂管路最好采用紫铜管

29、带节能器的二次吸气制冷循环可增加制冷量、减少功耗和提高制冷系数，试问下列哪种制冷压缩机易于实现该种制冷循环？

（多选题）

（A）离心式制冷压缩机

（B）涡旋式制冷压缩机

（C）活塞式制冷压缩机

（D）螺杆式制冷压缩机

四．分析思考

1：

某R134A压缩式制冷系统，制冷量为200kW，如果冷却水进出口

温差为4.5℃，各状态点的状态参数如下表，问所需冷却水量为多少？

状态点

温度

℃

绝对压力

MPa

比焓

KJ/kg

比熵

KJ/kg.K

比容

m3/kg

压缩机入口

蒸发器出口

3

0.3261

400.3

1.725

0.062

压缩机出口

冷凝器入口

1.017

423.8

冷凝器出口

40

1.017

257.1

1.193

（A）40～41m3/h

（B）42～43m3/h

（C）44～45m3/h

（D）46～47m3/h

2：

某R134A压缩式制冷系统，制冷量为200kW，蒸发温度为3℃，

如果冷水进出口温度为12℃和7℃，干式壳管蒸发器的传热系数为

510W/m2.K，问所需传热面积为多少？

（A）61～62m2

（B）63～64m2

（C）65～66m2

（E）>70m2

3：

下图为带闪发分离器的R134A双级压缩制冷循环，问流经

蒸发器与流经冷凝器制冷剂质量流量之比，应为下列何值？

该循环主要状态点制冷剂的比焓（kJ/kg）为：

h3＝410.25，h6＝256.41，h7＝228.50

（A）0.85～0.86

（B）0.84～0.85

（C）0.83～0.84

（D）0.86～0.87

4：

某地夏季空调室外计算干球温度37℃、相对湿度55％、大气压101325Pa，某空调房间空调计算温度27℃、相对湿度60％，房间计算冷负荷10000W，房间热湿比，房间需室外新风600kg/h。

新回风混合，经表面式空气冷却器处理后，其相对湿度为90％，直接送入房间，问房间空调送风量应为多少|？

（A）3500～3600kg/h

（B）4400～4500kg/h

（C）5400～5500kg/h

（D）6000～6100kg/h

五、简答题

1.为什么说逆卡诺循环是理想循环？

它与理论循环有何区别？

2.制冷循环的制冷系数和热力完善度有何区别？

3.什么是节流损失，它与哪些因素有关？

4.简述过冷温度、过冷度、吸气过热温度和过热度的定义。

5.增加吸气过热度是否对系统循环有利，为什么？

6.制冷剂的绝热指数对排气温度有何影响？

7.既然热泵的供热量总大于电热供热量，那么是否可用热泵代替所有的电加热器呢，为什么？

8.进行制冷循环热力计算时，首先应确定哪些工况参数？

9.制冷循环热力计算通常包括哪些内容？

10.制冷压缩机可按哪些方法进行分类?

常用的制冷压缩机有哪几种形式?

11.活塞式制冷压缩机的总体结构可分成哪几个部分?

各个部分的功能是什么?

12.试述大、中型活塞式制冷压缩机调节冷量（能量）的原理。

13.开启式和封闭式制冷压缩机在结构和运行性能方面有何区别?

封闭式制冷压缩机对制冷系统内部有哪些比开启式更高的要求?

为什么?

14.何谓压缩机的余隙容积?

容积效率随哪些因素而变化?

15.试用制冷剂的lgP-h图分析，当冷凝温度和蒸发温度变化时，压缩机的制冷量和循环制冷系数将如何变化?

16.与活塞式制冷压缩机相比较，螺杆式制冷压缩机有哪些优点?

17.螺杆式制冷压缩机用什么方法调节其制冷量?

18.何谓离心式制冷压缩机的喘振现象?

有何危害?

如何防止?

19.试用lgP-h图和有关公式分析，当一台制冷压缩机运行时的冷凝温度tk降低（此时蒸发温度t0不变），和蒸发温度t0升高（此时冷凝温度tk不变）时，制冷压缩机的制冷量Q0和理论制冷循环系数将如何变化?

20.冷凝器的种类有哪几种？

其优缺点如何？

各适用于何种场合？

21.节流机构在制冷系统中有哪些功能?

22.热力膨胀阀有哪两种形式，有何区别，各适用于何种场合?

23.是否可以选用等效压缩力较小的弹簧更换内平衡热力膨胀阀中的原有弹簧，然后把该膨胀阀装入蒸发器阻力较大的制冷系统中应用，为什么?

24.毛细管节流机构有何优缺点?

25.常用的油分离器有哪些类型？

各根据什么原理来分离润滑油？

26.储液器的安装位置为什么要低于冷凝器？

如何确定它的容积？

27.双级蒸气压缩式制冷循环与单级有何区别？

有何优点？

28.为什么一次节流、完全中间冷却通常用于氨制冷剂，而不完全中间冷却常用于氟利昂制冷剂？

29.在复叠式蒸气压缩制冷循环中，为什么一定要采用两种制冷剂，高温级和低温级对制冷剂有何要求？

30.在双级制冷循环中的高压级和低压级也可称为高温级和低温级，但在复叠式制冷循环中的高温级和低温级却不称为高压级和低压级，为什么？

31.吸收式制冷与蒸气压缩式制冷有何区别？

32.溴化锂水溶液在一定压力下，其饱和液面上的水蒸气是湿蒸气、饱和蒸汽还是过热蒸汽？

为什么？

33.什么是循环倍率、放汽范围和热力系数

34.为了保证溴化锂吸收式制冷机的正常运行，需要采用哪些附加措施？

35.单效和双效溴化锂吸收式制冷机在结构上有何区别？

36.溴化锂吸收式制冷机的性能与哪些因素有关？

37.溴化锂吸收式制冷机的冷量调节有哪几种方法？

通常采用何种方法？

六．计算题

1、某空气调节制冷系统需制冷量30KW，采用R134a为制冷剂，to=4oC,Tk=40oC,无再冷，且压缩机入口为饱和蒸汽。

试画出该循环过程的T-S图及LgP-H图，并进行制冷循环的计算。

（h1=401kj/kg,

h2=424kj/kg,h3=h4=256kj/kg,v1=0.060m3/kg）

2、某空气调节制冷系统需制冷量20KW，采用R22为制冷剂，to=4oc,

Tk=40oc,无再冷，且压缩机入口为饱和蒸汽。

试画出该循环过程的

T-S图及LgP-H图，并进行制冷循环的计算。

（h1=406kj/kg,h2=431kj/kg,h3=h4=250kj/kg,v1=0.042m3/kg）

3、某空气调节制冷系统需制冷量40KW，采用R717为制冷剂，to=4oc,

Tk=40oc,无再冷，且压缩机入口为饱和蒸汽。

试画出该循环过程的

T-S图及LgP-H图，并进行制冷循环的计算。

（h1=1466kj/kg,

h2=1628kj/kg,h3=h4=391kj/kg,v1=0.25m3/kg）

4、某空调制冷装置（制冷剂为氟利昂22）的制冷量Q0=180kW，其冷凝温度tk=40℃，蒸发温度t0=5℃，膨胀阀前的制冷剂为饱和液体，压缩机吸入饱和蒸汽，试进行该工况下的理论制冷循环热力计算。

若膨胀阀前的液体制冷剂为过冷液体，其过冷温度tu=35℃，其他条件不变，试求该循环的制冷系数，并比较液体过冷后制冷系数提高了多少。

5、一台6FW10制冷压缩机（采用R22制冷剂，行程S＝70mm，转速n＝960r／min，运行工况为：

tk=38℃；t0=4℃；tu=34℃；t1=12℃），试求该压缩机的制冷量，冷凝器的热负荷，压缩机的理论功率、指示功率、轴功率、配用电机功率（压缩机与电机直接传动）和电机的输人功率以及单位功率制冷量。

6、一次节流、完全中间冷却的氨双级压缩制冷循环（各状态点如图9.2所示），已知其制冷量Q0＝100kW，冷凝温度tk＝35℃，蒸发温度t0＝－30℃，流出中间冷却器的过冷液体温度t7＝t6＋5℃，试将该循环分别画在1gP-h和T-s图上，将各状态点的有关计算参数表示在lgP-h图上。

并求出下列数值：

1）冷凝压力Pk和蒸发压力P0；

2）高压级和低压级压缩机的排气温度t4和t2；

3）中间压力户，和中间冷却器中的制冷剂蒸发温度t6；

4）蒸发器中的制冷剂单位质量制冷量q0；

5）低压级制冷剂的质量循环量Mr1；

6）低压压缩机的吸气体积量Vr1；

7）中间冷却器中过冷器的热负荷Qul；

8）中间冷却器中的冷却用制冷剂量Mr2；

9）高压级制冷剂的质量循环量Mr；

10）高压级压缩机的吸气体积量Vr；

11）低压级压缩机的理论耗功率Nl；

12）高压级压缩机的理论耗功率N2；

13）双级循环压缩机的总耗功率N；

14）理论制冷系数。