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制冷原理与装置复习提要 1.制冷定义：a.用人工的方法使物体的温度降到环境温度以下，并能保持这个 温度。b.从低于环境温度的物体或空间吸热，并转移给环境介质的过程。 2.制冷的三个区域：a.环境温度-120K 制冷（普冷）b.120K-0.3K 低温（深冷） c.0.3K 以下极低温 3.制冷与低温的区别：所获得的温度高低不同，所采用的工质以及获得低温的 方法不同。 4.制冷机：实现制冷所必需的机器和设备。 制冷设备：换热器及其各种辅助设备。 制冷装置：将制冷机同消耗冷量的设备结合一起的装置。 制冷剂：制冷机使用的工作介质。 制冷循环：制冷剂在制冷系统中所经历的一系列热力过程。 5.相变制冷原理：利用液体在低温下的蒸发过程或固体在低温下的熔化或升华 过程从被冷却的物体吸收热量以制取冷量。 相变潜热：单位质量的物质在等温等压情况下，从一个相变化到另一个相吸 收或放出的热量。 四个基本过程：低压液体蒸发吸热，低压蒸汽升压放热，高压蒸汽冷凝放热， 高压液体降温放热。 6.根据低压蒸汽升压方式不同，制冷方法分为：蒸汽压缩式制冷，蒸汽吸收式 制冷，蒸汽喷射式制冷。 7.蒸汽吸收式制冷 循环的两个回路：制冷回路+溶液回路 制冷原理：利用热源在发生器中加热具有一定含量的溶液，使其中作为制冷 剂的低沸点组分部分被蒸发出来。然后送入冷凝器冷凝成为液体，由节流阀 降压到蒸发压力，在蒸发器中蒸发制冷。蒸发器出来的制冷剂蒸汽被发生器 中完成发生过程后剩下的溶液吸收，使溶液重新恢复到原有含量，再由发生 泵送到发生器中循环使用。 工质对：制冷剂：低沸点，易挥发。 吸收剂：高沸点，不易蒸发。 典型的工质对：水溴化锂，氨水。 要求：吸收剂应具有强烈吸收制冷能力，沸点相差越大越好，二元溶液必须 非共沸。 8.吸收式制冷机分类 按用途分：冷水机组，热泵机组，冷热水机组。 按热源分：蒸汽型，直燃型，热水型。 按热源利用方式：单效（发生器），双效（低压发生器+高压蒸汽）。 按机组结构分：单筒（发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器位于一筒内），双筒 （发生器、冷凝器一筒，蒸发器、吸收器另一筒），多筒。 9.热电制冷 理论基础：珀尔帖效应 珀尔帖效应：当直流电通过两种不同导体组成的回路时，结点上将产生吸热 或放热现象，这就是珀尔帖效应。 判断热电系统热端与冷端：电流方向由 N 到 P，降温吸热为冷端；电流方向由 P 到 N，升温放热为热端。 10. 热电偶测温 理论基础：赛贝克效应 赛贝克效应：由两种不同导体组成的回路中，如果导体。两个结点存在温度 差，则回路中将产生电动势 E，这种现象称为赛贝克效应或者温差电效应。E 称 为赛贝克电动势或温差电动势。 11. 气体涡流管制冷原理：借助涡流管的作用使高速气流产生漩涡分离出冷、热 两股气流，而利用冷气流获得冷量的方法。 12. 蒸汽压缩式制冷消耗电能，蒸汽吸收式制冷消耗热能。 13. 制冷的热力学基础逆卡诺循环 内部不可逆损失：制冷机在其流动或状态变化过程中因摩擦、扰动及内部不平衡 而引起的损失。 外部不可逆损失：蒸发器、冷凝器及其他换热器中有温差时的传热损失。 14. COP 值代表消耗与收益，COP 值越大性能越好。 15. 制冷系统与热泵系统的区别 制冷系统 从被冷却介质吸热，向环境介质放热，环境为高温。COP=Q0/W。 热泵系统 从环境介质吸热， 向温度较高的区域供热， 环境为低温。 COP=Qk/W=1+Q0/W。 16. 具有传热温差（外部不可逆）的循环 高温热源温度 T， 制冷机向高温热源放热温度 为 Tk，低温热源温度为 T0，制冷机向低温热 源吸热时温度为 T0. TkT , T0T0 , Qk 增大，耗功增加， COP=T0/(Tk-T0). 17. 压缩机非等熵（内部不可逆）的循环 W=S1234+A+B 18. 洛伦兹循环变温热源时的逆向可逆循环 在高温热源和低温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 程及两个等熵过程所组成的逆向可逆循 环，是消耗功最小的循环，即制冷系数最 高的循环。 19. 压焓图 等熵线：向右上方延伸的下凹曲线，斜率比等容线大。 20. 制冷循环与压焓图和温熵图 21. 计算（书 P43） q0：单位制冷量。对于 1kg 制冷剂，当其余液体全部转变为饱和蒸汽时吸收 的热量，与制冷剂的汽化热和节流后的干度有关。 qv：单位容积制冷量。压缩机每吸入单位体积制冷剂蒸汽所制取的冷量， 仅 与制冷剂及吸气状态有关。 qk：单位冷凝热。1kg 制冷剂蒸汽在冷凝器中放出的热量，包括显热和潜热 两部分。 22. 液体过冷循环 将节流前的制冷剂液体 冷却到低于冷凝温度的 状态。 对提高制冷量和制冷系 数有利。 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度的差值。过冷度越大，循环的制冷系 数提高的越多。一定的过冷度还可以防止进入节流前制冷剂处于两相状态， 使节流机构工作稳定。 q0 增加，qv 增加，w0 不变，qk 增加，制冷系数增加。 23. 吸气过热循环 压缩机吸入前的制冷剂 蒸汽温度高于吸气压力 下制冷剂的饱和温度。 有效过热： 制冷量增大， 耗功量增大。 无效过热：制冷量不变，制冷系数降 低。 过热都将引起压缩机排气温度增加。 24. 回热循环 利用回热使节流前的制冷剂液体与压缩机吸入前的制冷剂蒸气进行热交换， 使 液体过冷、蒸气过热。 回热循环单位制冷量增大，单位功增大。 25. 单级压缩蒸汽制冷实际循环计算 （书 P57） 26. 冷凝温度变化，单位制冷量减小，单位压缩功增大，比体积不变，消耗的功 率增加，制冷系数降低。 蒸发温度变化，制冷量、制冷剂流量、制冷系数都降低，压缩机功率与变化 前后压比值有关。 蒸发温度尽可能高，冷凝温度尽可能低。 27. 工况：制冷系统的工作条件。 四个温度：制冷剂的蒸发温度，冷凝器温度，过冷温度，吸气过热温度。 【思考题： 制冷工况指的是什么？为什么说一台制冷机如果不说明工况， 其制冷量是没有 意义的？ 】 28. 为什么需要两级制冷循环？ 单级压缩蒸汽制冷循环能够获得的低温程度有限，制冷剂热物理特性的限 制。 29. 根据中间压力低压压缩机排气的冷却程度不同，中间冷却可分为中间完全冷 却和中间不完全冷却。 根据制冷剂从冷凝压力节流到蒸发压力 所需要的节流次数，可分为一级节流和两级节流。 30. 完全冷却和不完全冷却 制冷系数：中间不完全冷却小于中间完全冷却。 排气温度：中间不完全冷却大于中间完全冷却。 采用回热循环有利的制冷剂，就采用中间不完全冷却。 采用回热循环不利的制冷剂，则应采用中间完全冷却。 31. 复叠式：复叠式制冷就是将所要达到的总温差分成若干段，不同的制冷剂运 行在适宜自己的温区内，再叠加起来。 32. 制冷剂分类 按组成分：单一制冷剂，混合制冷剂。 （混合制冷剂分为：共沸 R5xx，非共沸 R4xx。） 按化学类别分：无机物，氟利昂，碳氢化合物。 按温度区间分：高温，中温，低温。 33. 制冷剂命名 无机化合物：R7xx，xx 是该无机物的相对分子质量的整数部分。 氨 R717，二氧化碳 R744。 34. 氟利昂分类 CFC： 含氯、氟、碳的完全卤代烃。如：R11、R12、R113、R114、R115 HCFC：含氢、氯、氟、碳的不完全卤代烃。如：R22、R21 HFC：含氢、氟、碳的不完全卤代烃。如:R134a、R152a、R23 35. 毒性 36. “冰堵”现象：当温度降到 0以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的 通道形成“冰堵”，致使制冷机不能正常工作。 37. 氨在矿物润滑油中溶解度很小，氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定 期放出，系统中往往设有油分离器。 38. 臭氧衰减指数 ODP （R11 基准为 1） 温室效应指数 GWP（CO2 基准为 1） 总等效温室效应 TEWI综合指标 39. 冷凝器按冷却方式分类：水冷式，空气冷却式，蒸发式。 40. 蒸发器分类 按冷却的介质不同分为：冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器。 按供液方式分为：满液式，干式，循环式，喷淋式。 41. 满液式蒸发器制冷剂在管外，干式蒸发器制冷剂在管内。 42. 冷却自由运动空气的蒸发器，称做冷却排管。冷却强制流动空气的蒸发器， 称做冷风机。 43. 折流板 44. 冷却液体的干式蒸发器分为直管式和 U 型管式。 45. 干式壳管式蒸发器的特点：充液量少，排油方便，不会冻结。 46. 贮液器的两个功能：1）适应冷负荷变化时制冷剂供液量调节的需要。2）液 封作用防止高压蒸气窜至低压系统管路中。 47. 不凝性气体的危害： 1）冷凝压力升高。道尔顿定律：容器（设备）气体总压力等于各气体分压 力之和。冷凝器中空气越多，分压也就越大，总压自然升高。冷凝压力升高导致 冷量下降和耗电量增加。 2）冷凝器传热面上形成气体层，增加热阻，降低传热效率。 3）空气进入系统，使系统含水量增加，而腐蚀管道和设备。 4）排气温度较高的情况下，遇油类蒸气容易发生意外事故。 48. 气液分离的两个重点：（1）将蒸发器出来蒸气中液滴分离，以提高压缩机 运转安全性；（2）用在低压贮液器后用来分离因节流降压而产生的闪发气 体，不让它进入蒸发器，以提高蒸发器工作效率。 49. 干燥过滤器的位置和作用： 高压液体管路 防止杂质进入节流机构 吸气管路 防止杂质进入压缩机 安装在液管段供液电磁阀前管道 作为流向指示符号，避免安装错误 50. 节流机构的种类：手动调节的节流机构（手动调节阀），用液位调节的节流 机构（浮球调节阀），用蒸汽过热度调节的节流机构（热力膨胀阀和电热膨 胀阀），用电子脉冲进行调节的节流机构（电子脉冲式膨胀阀