硕士研究生入学考试大纲-827制冷原理与技术.doc

目录I 考查目标2II 考试形式和试卷结构2III 考查内容2IV. 题型示例及参考答案3全国硕士研究生入学统一考试制冷原理与技术考试大纲I 考查目标全国硕士研究生入学统一考试热能工程硕士专业学位制冷原理与技术考试是为我校招收热能工程硕士生而设置的具有选拔性质的考试科目。其目的是科学、公平、有效地测试考生是否具备攻读热能工程专业硕士所必须的基本素质、一般能力和培养潜能，以利用选拔具有发展潜力的优秀人才入学，培养了解和掌握关于制冷与低温系统设计中应用的各种原理和技术的相关知识，了解当前国内外该领域的研究热点和相关的新技术，具有较强分析与解决实际问题能力的高层次、应用型、复合型的热动专业人才，为其以后独立从事专业的研究与开发工作奠定基础。考试要求是测试考生掌握制冷技术中的热力学基础、常见的制冷方法、循环特性和设备结构以及基本的思考和计算能力。具体来说。要求考生：1 掌握制冷技术热力学基础、能量转换规律以及获得方法。2 掌握制冷技术常用工质及其性质，熟练地应用工质的物性公式和图表进行热力计算。3 掌握制冷循环的影响因素和确定方法，熟悉影响制冷系统的参数，能够应用lgp-h图和T-s图分析制冷循环性能，进行循环特性计算。4 掌握蒸汽压缩式制冷与吸收循环的原理、设备和结构。5 系统地培养学生的设计思维、设计能力。II 考试形式和试卷结构一、 试卷满分及考试时间试卷满分为150分，考试时间180分钟。二、 答题方式答题方式为闭卷、笔试。允许使用计算器（仅仅具备四则运算和开方运算功能的计算器），但不得使用带有公式和文本存储功能的计算器。三、 试卷内容与题型结构150分，有以下四种题型：名词解释 8题，每小题4分，共32分判断并改错 10题，每小题3分，共30分简答题 8题，每小题6分，共48分计算题 2题，每小题20分，共40分III 考查内容1 制冷的定义、制冷技术的分类、常见的主要制冷方法。2 制冷循环的性能系数、制冷系数、热力系数和热力完善度等概念的共同点和区别；3 单级蒸气压缩式制冷系统的基本组成、工作循环流程及热力计算方法。4 掌握单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循环的区别；5 掌握实际因素对制冷循环性能的影响；6 掌握影响压缩机输气量的因素； 7 压缩机的功耗、制冷机的指示效率、压缩机的轴效率、实际循环制冷系数、制冷机的能效比、电动机效率和电效率等概念的物理含义及表达式；8 掌握单级蒸气压缩式制冷实际循环过程在压焓图上的表示方法。9 掌握单级蒸气压缩式制冷机的性能与工况的概念；10 掌握蒸发温度和冷凝温度对蒸气压缩式制冷机的性能的影响分析方法；11 掌握制冷机各种特定工况含义和应用场合；12 掌握单级蒸气压缩式制冷机实际循环的热力计算方法；13 掌握采用两级压缩制冷循环或复叠式制冷循环的缘由；14 掌握典型两级压缩制冷循环的组成；15 掌握两级压缩制冷循环的常见流程的热力计算；16 复叠式制冷循环系统的组成、工作原理和典型系统的结构；17 掌握制冷剂的类型和符号；18 掌握制冷装置对制冷剂的主要要求。19 掌握制冷剂的热力性质及其对环境的影响；20 掌握制冷剂的迁移性质、与润滑油的相容性和其它理化性质；21 掌握溴化锂吸收式制冷机原理；22 掌握单效溴化锂吸收式制冷机的主要组成和工作过程；23 掌握单效溴化锂吸收式制冷机工作过程在h-图上的表示。24 掌握提高溴化锂吸收式制冷机性能的途径。25 掌握各种类型蒸发器的结构及其特点； 26 掌握各种类型冷凝器的结构及其特点；27 了解水冷式冷凝器中的冷却水系统的组成及特点；28 掌握对数平均温差和对数平均焓差的概念及其适用条件；掌握不同情况换热系数计算公式的应用。29 掌握膨胀机构及阀门的作用、类型及使用场合；30 掌握热力膨胀阀的组成、性能及有关概念；31 了解蒸汽压缩式制冷机的辅助设备的结构；32 了解小型制冷装置的常用类型及其结构特点。IV. 题型示例及参考答案一、名词解释(每题4分,共32分)闪发蒸气 循环倍率（吸收式制冷） 8FS12.5B HFC134载冷剂 热力完善度 制冷 指示效率三、判断并改错(每题3分,共30分)1. 若制冷剂中含有水，则压缩机压缩过程为湿压缩。 （ ）2. 冷凝器的作用是使制冷压缩机排出的过热蒸汽冷却冷凝为低压液体。 （ ）3. 直通式浮球通常安装在满液式壳管蒸发器前，根据液位实现制冷剂液体节流降压和流量调节。 （ ）4. 回转式压缩机包括滚动转子式、滑片式、螺杆式、离心式和涡旋式压缩机。 （ ）5. 吸收式制冷的优点是可是利用各种热能驱动，而且制冷系数大于压缩式制冷循环，缓解用电压力。6. 蒸汽压缩式制冷循环，当蒸发温度不变，冷凝温度升高时，制冷量将减少，功耗将增加，于是制冷系数降低。 （ ）7. 所有的氟利昂都会破坏大气臭氧层。 （ ）8. 夏季制冷时，分体式空调机放在室外的换热设备是蒸发器。 （ ）9. 回热循环中的过热属于蒸气有效过热。 （ ）10. 制冷循环中应用蒸气过热是为了提高制冷循环的制冷系数。 （ ）三、简答题：(每题6分，共48分)1. 什么叫有效过热和有害过热？利用压焓图分析有害过热对制冷制冷循环的影响。2. 在蒸气压缩式制冷循环的蒸发温度较低时为什么要采用两级压缩式制冷？3. 简述蒸汽压缩式制冷理论循环中各个热力过程的特点，和实际循环与之的差别。4. 画图分析吸收式制冷的主要循环过程，并说明其特点。5. 画出一级节流中间完全冷却的流程图和压焓图，并推导高压级和低压级流量的关系式。6. 简要叙述在选择制冷剂时，需要注意哪些事项。7. 运用压焓图分析节流阀前制冷剂液体过冷对系统制冷性能有何影响？通过哪些方法可以实现液体过冷？8. 试根据所学到的空调与制冷的相关知识分析如何提高空调的运行效率？四计算题（每题20分，共40分）1一台制冷量为250kW的活塞式制冷机，已知冷却水温28，制冷温度为-10 ，冷凝器传热温差5，蒸发器传热温差10，制冷剂为R717，蒸发器出口有效过热度5，冷凝器出口过冷度3，各点状态参数如下： 蒸发器出口焓值1459kJ/kg，冷凝器出口焓值318 kJ/kg压缩机入口比容0.52m3/kg，等熵压缩出口焓值1695 kJ/kg，指示效率0.91。1）画出该系统的ph图，确定各点的温度；2）计算该制冷剂的实际制冷系数和热力完善度；3）若已知水的平均比热容为4.186kJ/kgK，冷却水在冷凝器中的温升为6，求冷却水流量。 2.如将某一逆向卡诺循环用于制冷，在4时吸收热量3.2kW，而放热温度为48。若该循环用于供热，求所需的理论功率为多少?若用电加热得到同样的供热能力，所需的电功率是多少?参考答案一、名词解释(每题4分,共32分)闪发蒸气：蒸汽压缩式制冷过程中，由于在节流机构中压力降低而提前蒸发的制冷剂气体。循环倍率： 吸收式制冷系统中产生1kg制冷剂蒸汽所需的吸收剂与制冷剂的质量。8FS12.5B：八个汽缸，制冷剂为氟利昂，汽缸呈扇型（S型）分布，直径为12.5cm的半封闭活塞式压缩机。HCFC134： CH2FCF3载冷剂： 在蒸发器与被冷却空间之间传递冷量的物质。热力完善度：指实际制冷循环制冷系数与同样冷热源温度下的逆卡诺循环的制冷系数之比。 制冷： 使被冷却物体或空间的温度低于环境介质的温度，并保持这一低温的过程称为人工制冷。指示效率：蒸汽压缩式制冷理论循环的等熵压缩过程理论功率与实际循环的多变过程的指示功率之比。三、判断并改错(每题3分,共30分) 1. 湿压缩是指含有液态制冷剂，而不是含有水。 2. 冷凝过程压力不变。 3. 4. 离心式压缩机不是回转式压缩机，而属于速度型压缩机。 5. 吸收式制冷系数小于压缩式制冷系数。 6. 7. 含有氯原子的氟利昂才会破坏臭氧层。 8. 夏季制冷时，分体式空调机室外的换热设备是冷凝器，室内是蒸发器。9. 回热循环中的过热属于蒸气无效过热。 10. 蒸气过热是为了防止压缩机的吸气带液。三、简答题(每题6分，共48分)1. 答：吸气过热度增大对压缩机的影响：1） 单位压缩功增加2） 单位制冷量相同3） 单位冷凝热负荷增大4） 进入压缩机的制冷剂比容增加5） 压缩机的排气温度升高有害过热：过热吸收热量来自被冷却介质以外，无制冷效果。氨气（R717）的绝热指数K值比较大，如果过热度很大的话，会使排气温度很高，影响压缩机运行，而且即使是有效过热，也将使制冷系数下降。2. 答：采用两级制冷的原因：用户要求蒸发温度蒸发压力 压缩比(pk/p0) 随着压力比的增加会产生如下影响： 1）节流损失增加，制冷系数下降。 2）压缩机的排气温度上升。 3）压缩机运行时的压力比增大，输气系数（容积效率）下降。 3. 理论循环假定：1）假设进入压缩机的为饱和蒸汽，进入节流阀的为饱和液体；2）假设压缩过程是等熵过程，节流过程是等焓过程；3）假设蒸发与冷凝过程无传热温差；4）假设除两大换热器外，系统与外界无热交换；假设制冷剂无流阻损失。实际循环与理论循环的区别：1） 制冷压缩机的压缩过程不是等熵过程，且有摩擦损失；2） 实际制冷循环中压缩机吸入的制冷剂为过热蒸气，节流前往往是过冷液体，即存在气体过热、液体过冷现象；3） 热交换过程存在着传热温差，被冷却介质温度高于制冷剂的蒸发温度，环境冷却介质温度低于制冷剂冷凝温度；4） 实际节流过程不完全是绝热的等焓过程，节流后的焓值有所增加；4. 答：吸收式制冷和压缩式制冷的不同之处：比较项目压缩式吸收式结 构压缩机吸收器、液泵、发生器耗能类型机械能热能（蒸汽、燃油、燃气、废热、余热）工况特点冷凝压力高冷凝压力低制冷工质制冷剂（氨、氟里昂）工质对：吸收剂-制冷剂（溴化锂-水、水-氨）吸收式制冷的特点：1)可以利用各种热能驱动2)可以大量节约用电3)结构简单，运动部件少，安全可靠4)对环境和大气臭氧层无害5)热力系数COP低于压缩式制冷循环5.答：一级节流中间完全两级压缩式制冷循环的示意图： 中间冷却器的热力平衡式： 6.答：1）具有较大的制冷工作范围： 临界温度高：便于用常温水或空气进行冷凝液化。 标准蒸发温度低、凝固温度低：可以工作在较低的蒸发温度。2）具有适当的工作压力和压缩比：蒸发压力：最好接近且稍高于大气压力。 因为当蒸发器中制冷剂的压力低于大气压力时，外部的空气就有可能从密封不严处进入制冷系统，降低制冷效率。冷凝压力：不宜过高，一般不超过1.21.5Mpa。 因为这样可以降低制冷设备承受的压力，减少制冷剂向外泄漏的可能性。压缩比：不宜过大，小于等于810。3）其它 (1)原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。(2)对大气环境无破坏作用。(3)无毒。7. 答：1）采用过冷循环能增加单位质量制冷量，压缩机耗功不变，从而增加制冷系数，且过冷度越大，对制冷循环越有益；2）液体过冷会增大初投资及运行费用，通常对大型的制冷装置才采用液体过冷，而且根据计算，当蒸发温度低于-5时，应用液体过冷才是有利的。故一般空调用制冷装置都不采用液体过冷。对于大型的且蒸发温度很低的制冷装置，在条件许可时尽可能采用液体过冷。3）实现途径：采用过冷器、增加冷凝器面积和回热循环。8. 提高空调运行效率措施（参考）。1) 做好保温措施，降低压缩机吸气口的过热度；2) 尽量保证空调使用温度不要太低（26以上）；3) 每一季节