冷基础及工程-1

《冷热源工程》期末考试（A卷）一、单项选择题（每小题2分，共12分）1、“臭氧层消耗潜值”的英文缩写是（D）。A.GWPB.GDPC.PAGD.ODP2、在蒸气压缩制冷循环四大部件中，用于使制冷剂降温降压的部件是（B）。A.压缩机B.节流阀C.冷凝器D.蒸发器3、溴化锂吸收式冷水机组，当冷却水温度过低时，最先发生结晶的部位是下列哪一个装置？（D）A.发生器B.吸收器C.蒸发器D.溶液热交换器4、进行锅炉热力计算时，通常采用燃料的（B）作为计算基准。A.高位发热量B.低位发热量C.物理热D.潜热5、风冷热泵机组利用的天然低位能源是（A）。A.空气能B.风能C.地热能D.太阳能6、采用空调水蓄冷系统的主要目的是（C）。A.减少空调系统的初投资B.提高制冷机的COPC.合理用电，缓解电力负荷的峰谷差现象D.减少温室气体排放二、多项选择题（每小题3分，共18分。多选、少选、错选均不得分）1、以下节流机构中，具备调节进入蒸发器制冷剂供液量能力的有哪些？（BCD）A.毛细管B.浮球膨胀阀C.热力膨胀阀D.电子膨胀阀2、为了降低排气温度、减少循环耗功量，改善单级蒸气压缩式制冷循环，可以采用的方法有（AC）。A.节流前液体再冷B.采用过热循环C.采用多级压缩D.提高冷凝温度3、与蒸气压缩式制冷相比，吸收式制冷的特点包括（ABCD）。A.能量补偿方式不同B.采用无机物工质，无ODP破坏C.运动部件少，噪声低D.制冷工质不同4、燃煤锅炉的热损失主要包括排烟热损失以及（ABCD）。A.气体不完全燃烧热损失B.散热损失C.固体不完全燃烧热损失D.灰渣物理热损失5、可供热泵利用的低位热源主要有（ABCD）。A.空气B.土壤C.水体D.太阳能6、蓄冷系统的部分负荷蓄冷运行控制策略主要包含（ABC）。A.制冷机优先B.蓄冷装置优先C.优化控制D.锅炉优先三、判断题（每小题2分，共10分。正确打√，错误打×）1、我国建筑运行碳排放占全国总碳排放量的比重较大，冷热源工程与“双碳”目标密切相关。（√）2、制冷剂在蒸发器中沸腾汽化的温度为5℃，相同压力下压缩机的吸气温度为12℃，则吸气过热度为7℃。（√）3、过热损失增加，或者节流损失增加，都将导致单位质量制冷剂的制冷量减少。（√）4、用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的燃料成分分析基准是干燥基。（×）5、太阳能制冷系统只能通过光伏发电驱动机械压缩式制冷机运行，无法直接利用热能驱动制冷。（×）四、简答题（共5题，共37分）1、（5分）离心式压缩机运转时出现的气体来回倒流撞击的现象称为“喘振现象”。试简述发生喘振现象的主要原因及防止该现象的常见措施。答：原因：冷凝压力过高或吸气压力过低；冷负荷降低，制冷机制冷量变小，制冷剂流量变小。（3分）措施：运转中保持冷凝压力和蒸发压力的稳定；采用热气旁通调节法进行能量调节。（2分）2、（6分）锅炉的正平衡效率和反平衡效率分别是如何计算的？（请写出基本思路或公式依据）。答：正平衡效率：直接测定锅炉的有效利用热量和输入热量。公式基本思路：正平衡效率=锅炉有效利用热量/燃料输入热量。（3分）反平衡效率：通过测定锅炉的各项热损失来求得效率。公式基本思路：反平衡效率=1-（排烟热损失+气体不完全燃烧热损失+固体不完全燃烧热损失+散热损失+灰渣物理热损失）。（3分）3、（6分）根据能量守恒原理，解释为什么热泵的供热系数总是大于1？答：热泵的供热系数COP根据能量守恒，系统提供的总热量Qh等于消耗的机械功（或电能）W加上从低位热源（环境）中吸收的热量QL，即因此，供热系数COPh=1+4、（8分）画出单效溴化锂吸收式制冷系统中起到“压缩机”作用的部件群示意图，并简要阐述这几个部件的工作原理。答：绘图：画出包含发生器、吸收器、溶液泵、溶液热交换器的循环回路即可。（2分）工作原理：吸收器：浓溶液吸收来自蒸发器的低压气态制冷剂，变成稀溶液并放出热量。（1.5分）溶液泵：将稀溶液从吸收器加压送到发生器完成溶液循环，维持连续工作。（1.5分）发生器：稀溶液被外部热源加热，产生高压制冷剂蒸气，自身变成浓溶液。（1.5分）溶液热交换器：利用发生器出来的高温浓溶液加热泵送来的低温稀溶液，回收热量，提高热力系数。（1.5分）5、位于寒冷地区郊区的某宾馆建筑，建筑面积约4000m2，共5层，占地面积1000m2。附近有热电厂和污水处理厂。其红线范围内的总体布置如图所示，红线内面积6000m2。该区域有天燃气和电的两种能源供应形式。请至少提出两种可行的冷热源方案，并简要说明系统的优劣点及应用注意点。（13分）答：评分标准，答出两个即可。方案一：土壤源热泵系统+燃气锅炉辅助方案概述：利用室外广阔的绿化地和停车场进行钻孔，敷设垂直地埋管换热器。采用土壤源热泵机组承担夏季供冷和冬季基础供热；利用天然气设置燃气锅炉，负责提供全年生活热水以及冬季严寒期的调峰供热。优点：①能效高且环保：深层土壤温度全年相对稳定，热泵机组运行效率（COP）高。②充分利用场地：室外地埋管不影响地表绿化和停车场的正常使用，无室外冷却塔，无噪声，不影响宾馆环境。缺点：初投资较高，主要集中在地埋管的钻孔和管材铺设工程。应用注意点：土壤热平衡问题（核心考点）：寒冷地区冬季从土壤取热量远大于夏季排热量，长年运行会导致土壤温度逐年下降，降低系统能效甚至宕机。必须结合燃气锅炉进行冬季调峰，或在夏季利用太阳能/冷却塔向土壤蓄热，维持长周期的热平衡。方案二：污水源热泵系统+燃气锅炉方案概述：利用附近的污水处理厂，以处理后的城市污水（中水）或原生污水作为热泵的冷/热源。冬季提取污水热量供暖，夏季将热量排入污水中制冷。全年生活热水同样由燃气锅炉提供。优点：①运行成本极低：城市污水水量大、冬暖夏凉且温度波动小，作为低品位热源，热泵运行极其高效。②节能减排政策支持：完美利用了周边基础设施的废热，属于典型的城市可再生能源利用，通常可获得政策补贴。③节省占地，无需大规模钻孔打井。缺点：①受限于管网距离，若污水厂距离宾馆较远，引水/退水管网建设成本和水泵输送能耗将急剧增加。②水质较差，易造成设备腐蚀和堵塞。应用注意点：防腐防堵换热问题：由于污水水质复杂，必须采用专门的污水防堵换热器（如宽流道换热器），或者采用中介水循环系统（污水先通过板式换热器与中介水换热，纯净的中介水再进入热泵机组），以保护核心制冷设备。方案三：热电厂集中供热+蒸气压缩式电制冷机组+燃气锅炉辅助方案概述：冬季利用附近热电厂的余热管网，通过汽－水或水－水换热站为宾馆提供集中供热；夏季采用常规的电驱动蒸气压缩式冷水机组（如螺杆机或风冷热泵）制冷；配置小型燃气锅炉保障非采暖季（夏季、过渡季）的生活热水供应。优点：①系统成熟、初投资低：热电联产集中供热是寒冷地区最可靠、最成熟的供暖方式，无需在热源设备上投入过多资金。②运行管理简单：常规冷水机组与换热站技术非常成熟，维护保养容易。缺点：①冬季供热受制于市政热力管网的统一调度和收费标准，自主调节灵活性稍差。②未能充分利用场地内的地热资源或污水废热等可再生能源。应用注意点：①必须核实热电厂的热力管网是否已覆盖至该郊区，以及其供水参数是否满足宾馆要求。②热电厂在非供暖季通常会进行检修或停止供暖，因此必须独立设置燃气锅炉，以解决夏季和过渡季宾馆客房的生活热水需求。五、计算题（共2题，共22分）1、R134a蒸气压缩式制冷系统，采用回热循环，工质在题给工况下多变指数m=1.13，λ=0.94-0.085[(pk/p0)1/m-1]，冷凝温度tk=30℃，冷凝压力Pk=7.5810kg/cm²，冷凝器出口为饱和液体；蒸发温度t0=-15℃，蒸发压力P0=1.8622kg/cm²，回热器出口气体温度t1=+15℃；吸气比容v1=0.105m³/kg，吸气点焓值584.9kJ/kg，排气点焓值613.8kJ/kg，冷凝器出口饱和液体状态点焓值448.0kJ/kg；系统制冷量φ0=62802kJ/h，若不考虑系统阻力损失和传热损失。试计算：（10分）（1）循环所需要的制冷压缩机的理论排气量；（2）如取压缩机轴效率为0.70，试计算压缩机所需要的轴功率。解：（1）计算压缩机的理论排气量（5分）：单位制冷量：q0=h1−h液=584.9−448.0=136.9

kJ/kg（1分）制冷剂质量流量：qm压缩机容积效率：λ=0.94−0.085×[(7.5810/1.8622)理论排气量：Vh（2）计算压缩机所需要的轴功率（5分）：单位理论压缩功：w=h理论耗功率：Pth=q实际轴功率：Pe=Pth评分标准：若结果保留小数位数不同导致尾数微小偏差，或直接用kW作为最终单位，公式/思路正确均应给满分。2、（12分）某制冷剂蒸气压缩式制冷系统的制冷量为350kW，蒸发温度t0＝0℃，冷凝温度tk＝40℃，冷凝器出口制冷剂为饱和液态，蒸发器出口为饱和气态。已知：压缩机吸气状态参数为h1=1500kJ/kg；压缩机排气状态参数为h2=1700kJ/kg；节流前后状态参数为h3=h4=400kJ/kg。试画出该制冷循环的图；进行该制冷循环的热力计算，求解以下参数：①单位质量制冷剂的制冷能力，②制冷剂质量流量，③冷凝器热负荷，④压缩机理论耗功率，⑤理论制冷系数，⑥制冷效率。解：（1）图（3分）评分标准：如果画成过热循环、过冷循环或者回热循环，均需要扣1分。（2）参数（9分）：①单位质量制冷剂的制冷能力：q=h1-h4=1500-400=1100kJ/kg②制冷剂质量流量：MR=Q/q=350/1100=0.318kg/s③冷凝器热负荷：QR=MR（h2-h3）=0.318×（1700-400）=413.6kW④压缩机理论耗功率