《制冷与低温原理》课程介绍与教学大纲

《制冷与低温原理》课程简介

课程编号：14014019

课程名称：制冷与低温原理(PrincipleofRefrigerationandCryogenics)

学分：4.0

学时：64(课内实验：0上机：0课外实验：6)

适用专业：能源与动力工程专业

建议修读学期：第六学期

开谒单位：能源与环境学院能源与动力工程系

先修课程：工程热力学、流体力学与流体机械、传热学、电工学、机械设计基础等。

考核方式与成绩评定标准：闭卷笔试，平时成绩约占30%,考试成绩约占70%。

教材与主要参考书目：

1、《制冷与低温技术原理》，吴业正主编，高等教育出版社，2004年8月。

2、《制冷与低温原理》，陈光明主编，机械工业出版社，2000年12月：

3、《制冷原理与技术》，王如竹主编，科学出版社，2(X)3年8月。

内容概述：

本课程主要讲述了室温至接近0K广宽温区范围内的各种常用的制冷与低温原理、方法及制冷技术应

用。主要内容有：制冷的热力学基础，制冷与低温工质的性质，制冷与低温技术的基本原理，蒸气压缩制

冷，蒸气吸收制冷、蒸气吸附制冷，环保要求卜的载冷与蓄冷技术，低温制冷，气体的液化和分离原理与

技术等。

英文：Thecoursedescribesvariousrefrigerationandcryofundamentals,methodsandtechniqueapplications

fromindoortemperaturetonearOK.1(includesthermodynamicsintroducestorefrigeration,propertiesofworking

medium,refrigerationtechniques,compressionrefrigeration,absorptionrefrigeration,coldstoragetechnology,

subzerorefrigeration,gasliquidationandseparationprincipleandsoon.

《制冷与低温原理》教学大纲

课程编号：14014019

课程名称：制冷与低温原理/TheorycfRefrigeration&Cryogenic

学分：4

学时：64（课内实验：上机：课外实践：）

建议修读学期：6

开设单位：能源与环境学院能源与动力工程系

先修课程：工程热力学、流体力学与流体机械、传热学、电工学、机械设计基础等。

一、课程性质、目的与任务

《制冷与低温原理》是能源与动力工程专业的一门重要的专业方向课，通过该门课程的学习，使学生

系统熟练地掌握制冷的热力学基础，制冷与低温工质的性质，蒸气压缩制冷，吸收、吸附制冷，低温制冷,

气体的液化和分离等方面的红业知识和技能，其教学目标如下：

I.使学生掌握制冷与低温系统设计的基本理论和相应设备的计算原理和工作特性,让学生建立系统他方

法审视整个设计过程，并具有利用工质图表进行制冷与低温循环分析的能力。

2.使学生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技术，为其以后独立从事专业的研究与开发工作奠定基础。

3.熟练掌握本课程相关中基本原理、相关技术及相关工艺，能够应月这些知识对理解目前该领域中应用

的一些新技术，具备对实际问题中相关问题进行分析和提出改进措施的能力。

4.培养和强化学生关于制冷与低温系统在性能提升及制冷剂替代在节能降耗和环境友好方而的意识。

本课程的毕业要求指标点和教学目标的对应关系、教学方法及评价依掂如下表：

表一、毕业要求指标点和教学目标的对应关系、达成途径及评价依据

No.毕业要求指标点教学目标达成途径评价依据

能够运用本课程相关知识和相•课堂教学

•记分册

关理论，对相关问题深入理解和•随堂考核：课堂提问、

1-4教学目标1•试题分析

合理分析，抓住其关键因素和主课堂讨论

・平时成绩

要矛盾。•考试

•课堂教学•记分册

了解当前国内外制冷与低温工

•课堂讨论•试题分析

1-7程专业学科前沿、发展现状及趋教学目标2

•考试・平时成绩

势

•大作业：调研报告•课题报告

能够运用本课程相关原理、技术•课堂教学

•记分册

及工艺流程设，根据行业标准，•案例分析

6-1教学目标3•试题分析

对工程实际问题中的制冷与低•课堂讨论

・平时成绩

温系统的性能，设计及参数等进•考试

No.毕业要求指标点教学目标达成途径评价依据

行分析和论证

能够运用相关知识理解和评价

•课堂教学•课题报告

复杂工程问题中制冷系统的使

7-1教学目标4•课外阅读•记分册

对环境、社会可持续发展带来的

•课堂讨论和提问•试题分析

影响。

二、教学内容、基本要求及学时分配(按章节列出内容要求学时等，实验上机项目要列在课程内容一栏)

教学重点难点学时

课程内容备注

要求(☆)(A)安排

第一章绪论B1

1.1制冷的定义A0.2

1.2制冷和低温技术的研究内容、应用及发展历史B0.2

1.2.1制冷和低温技术的研究内容B☆0.2

1.2.2应用B0.2

1.2.3发展历史C0.2

第二章制冷方法A☆10

2.1物质相变制冷A☆△3

2.1.1相变制冷概述A1

2.1.2蒸气压缩式制冷A0.5

2.1.3蒸气吸收式制冷A0.5

2.1.4蒸气喷射式制冷B0.5

2.1.5吸附制冷B0.5

2.2电、磁、声制冷C1

2.2.1热电制冷C0.3

2.2.2磁制冷C0.3

2.2.3声制冷C0.4

2.3气体涡流制冷B☆△1

2.3.1气体涡流制冷的机理分析B0.5

2.3.2气体涡流制冷的计算B0.5

2.4气体膨胀制冷A3

2.4.1气体绝热节流制冷循环A☆1.5

2.4.2布雷顿制冷循环A0.5

2.4.3斯特林制冷循环A0.5

教学重点难点学时

课程内容备注

要求(☆)(△)安排

2.4.4维勒米尔制冷循环A0.5

2.5绝热放气制冷B2

2.5.1气体的绝热放气B1

2.5.2G-M制冷循环B0.4

2.5.3SV制冷循坏C0.3

2.5.4脉管制冷机C0.3

第三章蒸气压缩式制冷A☆14

3.1可逆制冷循环A☆1

3.1.1压缩式制冷的热力学原理概述A0.2

3.1.2逆卡诺制冷循环A0.4

3.1.3劳伦茨循环A0.4

3.2单级蒸气压缩式制冷的理论循环A☆2

3.2.1特点及工作过程A0.5

322制冷剂的状态图A0.5

3.2.3理论循环A△1

3.3单级蒸气压缩式制冷的实际循环A☆3.5

3.3.1实际循环A0.5

3.3.2各种实际因素对循环的影响A△1

3.3.3单级蒸气压缩式制冷机的热力计算A1

3.3.4单级蒸气压缩式制冷机的变工况特性A△1

3.4蒸气压缩式制冷中的制冷剂B2

3.4.!概述B0.1

3.4.2制冷剂的性质A1

3.4.3混合制冷剂B0.2

3.4.4实用的制冷剂B0.6

3.4.5制冷剂热力性质的计算B0.1自学

3.5采用混合制冷剂的单级蒸气压缩式制冷循环A☆0.5

3.5.1理论循环A△0.3

3.5.2实际循环A0.2

3.6多级蒸气压缩制冷循环A☆3

36：两级压缩制冷的循环形式A0.5

教学重点难点学时

课程内容备注

要求(☆)(△)安排

3.6.2两级压缩制冷的系统流程与循环分析A△0.5

363两级压缩制冷循环的热力计算A1

3.6.4两级压缩式制冷机的变工况特性A0.5

3.6.5应用离心式制冷机的多级压缩制冷循环B0.5

3.7复叠式制冷A☆1

3.7.1蒸气压缩式复叠制冷系统与循环A0.5

3.7.2复叠式制冷系统设计与使用中假若干问题A0.2

3.7.3自行复叠循环A0.3

3.8C02制冷A☆1

3.8二近临界循环和跨临界循环A0.5

3.8.2C02跨临界循环的应用装置A0.3

3.8,3干冰制备A0.2

笫四章吸收式制冷及气体分离的溶液热力学基础A☆2

4.1基本定律A☆1

4.1.1拉乌尔定律A0.4

4.1.2康诺瓦罗夫定律A0.3

4.1.3吉布斯定律A0.3

4.2气液相平衡A☆1

4.2.：相平衡图A0.3

422溶液的混合与分离A△0.7

第五章吸收式制冷A☆9

5.1概述A1

5.1二制冷剂与吸收剂A0.5

5.1.2制冷性能参数A0.5

5.2亚水溶液和溟化锂水溶液的h-w图A☆△1

5.2」氨水溶液的h-w图A0.5

5.2.2溟化锂水溶液的h-w图A0.5

5.3溟化锂吸收式制冷机A☆4.5

531澳化锂水溶液的性质A0.2

5.3,2单效溟化锂吸收式制冷机A2.3

5.3.3双效蒸气加热浪化锂吸收式制冷机A△1

教学重点难点学时

课程内容备注

要求(☆)(△)安排

5.3.4双效直燃澳化锂吸收式冷热水机A0.5

5.3.5双级澳化锂吸收式制冷机A0.5

5.3.6提高澳化锂吸收式制冷机性能的途径A0.2

5.31滨化锂吸收式制冷机制冷量调节及安全保护措施B0.3

5.4氨吸收式制冷机A☆2.5

5.4.1氨水溶液的性质A0.5

5.4.2氨吸收式制冷循环A△1

5.4.3扩散-吸收式制冷机B1

第六章热交换过程及换热器A☆8

6.1制冷机中热交换设备的传热过程及传热计算方法A☆1

6.1.1通过平壁的传热A0.2

6.1.2通过圆管的传热A0.2

6.1.3通过肋壁的传热A0.2

6.1.4平均传热温差与析湿系数A0.2

6.1.5换热器传热计算的平均温差法A0.2

6.2蒸发器A☆2

6.2.1蒸发器的分类与结构A1

622蒸发器内的对流换热A0.5

623蒸发器的传热计算A0.5

6.3冷凝器A☆2

6.3.1冷凝器的分类与结构A1

6.3.2冷凝器内的对流换热A0.5

6.3.3冷凝器的传热计算A0.5

6.4蒸发器供液量的自动调节B2

6.4.：热力膨胀阀B1

6.4.2热电膨胀阀B0.5

6.4.3毛细管与浮球阀B0.5

6.5制冷系统的传热强化与削弱A1

6.5.1强化传热的原则及方法A☆0.5

6.5.2蒸发器表面结霜及霜抑制A0.2

6.5.3添加纳米颗粒强化传热B0.1

教学重点难点学时

课程内容备注

要求(☆)(△)安排

654制冷系统中的隔热A0.2

第七章载冷与蓄冷A5

7.1传统载冷剂与蓄冷剂A1

7.1」对载冷剂性质的要求A0.2

7.1.2常用的传统载冷剂A0.1

7.1.3传统的蓄冷剂(共晶冰)A0.7

7.2环保要求卜载冷技术的新发展B2

721概述B0.5

7.2.2流态冰B0.5

7.2.3环保型制冷与载冷系统B1

7.3蓄冷B2

7.3.1空调蓄冷概述B0.5

7.3.2水蓄冷B0.5

7.3.3冰蓄冷B0.5

7.3.4气体水合物蓄冷B0.5

第八章液态低温工质的制取A☆7

8.1低温工质的性质A☆2.5

8.1.1低温工质的种类及其热力性质A0.5

8.1.2空气及其组成气体的性质A0.5

8.1.3氢的性质B0.5

8.1.4K的性质A0.5

8.1.5低温工质的p、v、T参数计算A0.5

8.2气体液化循环A☆△4.5

8.2.1概述A0.5

8.2.2节流液化循环A1

8.2.3带膨胀机的液化循环A1

8.2.4用氮制冷设备提供冷量的氢液化循环A1

8.2.5天然气液化循环A1

第九章气体的低温分离