制冷与低温技术原理复习提纲
一、名词解释：
1．绝热节流P33；2．焦－汤效应P33；3．微分节流效应P33；4．转化温度P35；
5．等温节流效应P36；6．微分等熵效应P38；7．热泵P63；8．性能系数P64；
9．热力完善度P64；10．循环效率P64；11．蒸发温度P67；12．冷凝温度P67；
13．单位制冷量P71；14．理论比功P71；15．单位冷凝热负荷P71；16．理论输气量P71；
17．有用过热P77；18．无用过热P77；19．输气系数P83；20．共沸混合物P103；
21．非共沸混合物P103；22．相变温度滑移P103；23．分馏P104；24．复叠温度P132；
25．复叠温差P132；26．发生过程P161；27．吸收过程P161；28．循环倍率P173；
29．放气范围P173；30．发生不足P173；31．吸收不足P173；32．喷淋密度P176；
33．污垢系数P232；34．析湿系数P236；35．直接冷却P314；36．间接冷却P314；
37．气体水合物P331；38．低温工质P336；39．液化系数P351；40．跑冷损失P354；
41．分凝P399；42．精馏P403；43．部分蒸发P404；44．部分冷凝P404；
45．液气比P409；46．塔板效率P424；47．传质单元数P429；48．等板高度P430；
49．关键组分P434；50．非关键组分P434；注：喷淋密度：单位时间单位面积上的喷淋量，单位为kg/m2·s。
二、填空题：
1．按照获取制冷的温度范围划分，()K以上为普冷；()K为深冷或称低温；()K以下为极低温。P1
2．固态的CO2又称为()。CO2的三相点温度为()℃，三相点压力为()MPa；临界点温度为()℃；。P12\P137
3．气体绝热节流的两大主要特征是：①()；②()。P33
4．微分节流效应等于零的温度称为转化温度，转化温度又可分为()和()。气体的( )越低，其转化温度也越低。。P35
5．卡诺制冷循环是由两个()过程和两个()过程组成。P65
6．劳伦茨制冷循环是由两个()过程和两个()过程组成。P66
7．用单位体积(1m3)制冷剂来计量循环性能指标时，通常是以压缩机的( )状态为基准的。P70
8．制冷机的性能主要用制冷机的( )、压缩机消耗的( )和制冷机的( )反映。P71
9．制冷剂按组成分类，有( )和( )；按化学类别分类，有( )、( )和( )三类；按物质来源分类，有( )和( )。P93
10．对于绝大多数制冷剂来说，其临界温度T c与标准蒸发温度T b之间存在着()的关系。P98
11．对于制冷剂来说，重点考察对环境影响的指数为()和()。P98-99
12．常用的天然制冷剂主要有( )、( )、( )、( )、( )等。P109
13．对于两级压缩制冷循环来说，进入高压级压缩机的制冷剂的质量流量()进入低压级压缩机的制冷剂的质量流量。P118
14．生成溶液的方法主要有三种：即()、()和()。P145
15．吉布斯定律的表达式为( )。P149
16．热能驱动的可逆制冷机性能系数的数学表达式是( )。P160
17．在溴化锂吸收式制冷机系统中，( )为制冷剂，( )为吸收剂；在氨吸收式制冷机系统中，( )为制冷剂，( )为吸收剂。P164\214 18．通常将()和()称为第二制冷剂。P314
19．就载体蓄冷方式而言，可以分为()和()两大类；就空调蓄冷方式而言，通常有( )和( )两大类。P322-323
20．在深冷技术中常见的低温工质主要有( )、( )、( )、( )、( )、( )、()、()等。P336-337
21．空气的主要组分是( )、( )、( )和( )，还有微量的稀有气体及碳氢化合物等。P338
22．液氧的标准蒸发温度为( )K；液氩的标准蒸发温度为( )K；液氮的标准蒸发温度为( )K；。P336
23．氦(4He)的标准沸点为( )K；HeⅡ具有其他液体所没有的超( )性。氦主要是从()中提取。P343
24．气体液化循环的主要目的是获取( )，它是( )循环，这是与普通制冷循环所不同的。P349
25．气体液化循环的单位能耗指的是获得1kg( )所需要消耗的功。P351
26．一次节流液化理论循环的单位制冷量在数值上等于高压空气的( )效应。对应液化系数最大值的气体压力p2必然落在等温线T 和( )的交点上。P353\354
27．一次节流液化循环的实际性能指标与()、()以及进换热器时高压空气的()密切相关。P355
28．有预冷的一次节流液化循环的液化系数及单位制冷量的大小主要取决于( )和( )以及( )。P358
29．目前天然气液化循环主要有三种类型：( )液化循环，( )液化循环和( )的液化循环。P372
30．天然气是以( )为主的烷烃类物质，其中含有少量的N2、H2和CO2等；焦炉气以()的含量为最高，其次是()，还有少量的
CO、和N2等。P379\380
31．应用第三种物质促使混合气体分离的方法，主要有()法、()法和()法。P391
32．所谓并流冷凝，是指被( )与不断冷凝下来的( )的流向是相同的。P400
33．单级空气精馏塔有两类：一类是制取高纯度的( )或( )，一类是制取高纯度的( )或( )，P409-410
三、问答题：
1．何谓制冷？制冷与低温技术研究的内容可概括为哪四个方面？P1-P2
2．常用的制冷方法有哪几类？物质相变制冷又分为哪两种？P9\P13
3．蒸气压缩式制冷的基本系统由哪几部分组成？简要描述其工艺流程。P14-P15
4．蒸气吸收式制冷的基本系统由哪几部分组成？简要描述其工艺流程。P15-P16
5．蒸气喷射式制冷的基本系统由哪几部分组成？简要描述其工艺流程。P16-P17
6．何谓正焦耳－汤姆逊效应和负焦耳－汤姆逊效应？造成这种现象的原因是什么？P33
7．低温热源(热源)的温度和高温热源(热汇)的温度对制冷循环的性能系数有何影响？说明原因。P66
8．制冷工质的热力状态曲线在p-h图和T-s图上的形状是怎样的？P68-69
9．制冷的理想循环和理论循环以及实际循环的区别是什么？它们在热力状态图上有何不同？P65\69-70\73-74
10．所有制冷剂的有用过热，对制冷循环的性能指标的影响都是正向有益的吗？举例说明原因。P78
11．在选用制冷剂时，主要需要考虑哪几个方面的因素？简要说明之。P95-96
12．在自然界中能否找到一种制冷剂，它既有很高的临界温度又有很低的标准沸点温度？说明理由。P98
13．两级压缩制冷循环的形式主要有哪几种？何谓中间完全冷却？何谓中间不完全冷却？P116
14．在两级压缩制冷循环的热力计算中，如何确定最佳的中间压力？P124
15．何谓复叠式制冷？何谓自行复叠式制冷？复叠式制冷循环有何优点？P131\136
16．对于二元溶液的相平衡图(p-x图、T-x图和h-x图)各有什么特征？P150-152
17．在二元溶液的h-x图的湿蒸气区中，当压力改变时，同一点所代表的热力状态是否改变？说明原因。P152
18．理想的吸收剂应具备哪些基本特征？在吸收式制冷系统中可作为制冷剂的物质分为哪四大类？P158
19．影响吸收式制冷循环性能系数的因素有哪些？简要分析说明。P160\181-184
20．直燃吸收式冷热水机组，根据其获取热水方式的不同，可以分为哪三类？P198
21．氨复合吸收式制冷循环以及扩散－吸收式制冷循环的特点是什么？各自有何优缺点？P223\225-228
22．按制冷剂在蒸发器内的充满程度及蒸发情况，可将蒸发器分为哪三种？简要说明干式壳管式蒸发器及卧式满液式蒸发器的结构组成和工艺特点。P238\239-240\246-247
23．按冷却方式可将冷凝器分为哪三类？简要说明强制通风空气冷却式冷凝器、卧式壳管式冷凝器以及蒸发式冷凝器的结构组成和工艺特点。P270\271\272-273\274-275
24．与制冷剂相比，对载冷剂的性质应当提出哪些要求？常用的传统载冷剂有哪几种？P314－316
25．用气体水合物蓄冷具有哪些主要优点？P331
26．由于空气精馏的特殊性，空气液化循环需要适应精馏的哪些要求？P406
27．空气的三元精馏与二元精馏相比，有哪些不同？空气分离的步骤是什么？P407
28．对填料塔中的填料应当提出哪些基本要求？金属网波填料具有哪些主要优点？P418
29．多组分气体精馏工艺流程方案选择所遵循的原则是什么？P434
四、简述题：
1．简述冰盐冷却制冷机理，并说明其优点。P10-P11
2．简述液体蒸发制冷循环的基本原理。P13-P14
3．简述太阳能沸石-水吸附制冷的原理。P18-P19
4．简述混合工质布雷顿制冷循环的特点。P43-44
5．简述获得液态制冷工质过冷所常用的几种方法。P75-77
6．简述采用回热循环的主要优点，并简要说明哪些制冷工质不宜采用回热循环？P41-43\P79-80
7．简述蒸气压缩式制冷机热力计算的主要步骤。P84-86
8．简述混合制冷剂蒸气压缩式制冷循环的特点，并与单一制冷剂蒸气压缩式制冷循环作比较。P112-114
9．简述多级蒸气压缩制冷循环的主要优点。P115-116
10．简述一次节流循环和两次节流循环各自的优缺点。P117
11．简述近临界循环和跨临界循环的特点，并说明它们优缺点。P137-139
12．简述康诺瓦罗夫定律的内容，并说明其在制冷与低温技术中的使用价值。P148
13．写出溶液混合或分离所遵循的杠杆规则的数学表达式，并说明其在h-w图上意义。P153
14．简要分析说明氨水溶液的h-w图与溴化锂水溶液的h-w图异同点。P161-163
15．简述溴化锂及溴化锂水溶液的主要特性。P164-167
16．简述单效溴化锂吸收式制冷循环热力计算的主要步骤。P174-179
17．简述提高溴化锂吸收式制冷机性能的主要途径。P208-211
18．简述氨及氨水溶液的主要特性。P110\215-217
19．简述双级氨吸收式制冷机系统的工艺流程及性能特点，并与单级氨吸收式制冷机的性能进行比较。P221-222
20．简述采用载冷和蓄冷所具有的目的意义和优点。P314
21．简述流态冰载冷的主要优点。P318
22．根据氧－氮二元系气液平衡T-x-y图，简述氧－氮二元溶液的特点。P382
23．简述分凝法中并流冷凝与逆流冷凝的特点及优缺点。P401
24．简述单级精馏塔及双级精馏塔的结构组成、工作原理和工艺过程。P410-411
25．简述填料塔的结构组成、工作原理和工艺过程。P417-418
26．简述多组分气体精馏计算的主要内容。P432
五、综述题：
1．分析比较蒸气压缩式制冷系统与蒸气吸收式制冷系统的异同点，简要说明它们的优缺点。P14-16\157
2．综述定压回热气体制冷机循环的基本原理和工艺流程，并与无回热气体制冷机循环作比较，说明其主要优缺点。P41-43
3．综合分析各种实际因素对压缩式制冷循环的影响。P74-83
4．分析工况变化对蒸气压缩式制冷机性能的影响。P89-92
5．分析和描述一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环的工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P117-119
6．分析和描述一次节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环的工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P121-122
7．对图3-49和图3-50所示的复叠式制冷循环系统进行综合分析和描述。P133
8．分析和描述单效单筒及双筒溴化锂吸收式制冷系统的工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P170-172
9．综合分析各种实际因素对溴化锂吸收式制冷机性能的影响。P181-184
10．根据并联流程双效蒸汽加热溴化锂吸收式制冷机的系统图和热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P184-186
11．根据串联流程双效蒸汽加热溴化锂吸收式制冷机的系统图和热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P194-196
12．根据串并联流程双效蒸汽加热溴化锂吸收式制冷机的系统图和热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P196
13．根据双效直燃溴化锂吸收式冷热水机组的采暖系统图及热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P198-202
14．根据双级溴化锂吸收式制冷机的系统图和热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P205-207 15．根据单级氨吸收式制冷机的系统图和热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P218-221 16．根据一次节流液化循环的流程图及热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P352-353 17．根据有预冷的一次节流液化循环的流程图及热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。P357-358 18．根据带活塞膨胀机的克劳特空气液化循环流程图及热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程及其热力过程，并说明其优点；分析影响其循环性能指标的主要因素。P360-362
六、计算题：
1．蒸气压缩式制冷系统性能指标的计算以及制冷机性能参数的计算(部分)。P71-72\85-86\119-120
2．蒸气吸收式制冷系统性能指标的计算以及各热交换设备热负荷的计算(部分)。P174-180
3．气体液化循环性能指标的计算。P351\353\354-355\358-359\360-362
4．精馏塔物料平衡与热平衡的计算(部分)。P412-415
制冷原理考试题答案 填空（每空2分，共20分） ⒈制冷压缩机、（冷凝器）、节流阀和（蒸发器），是制冷剂赖以循环制冷所必不可少的机械设备，构成了最基本的制冷系统。 ⒉对制冷剂的热力学方面的选择要求，要求制冷剂的沸点要（低），临界温度要（高），凝固温度要（低）。（填高低） ⒊在蒸发压缩式制冷系统中，目前广泛采用的制冷剂有（氨），（氟利昂），和氟利昂的混合溶液等。 ⒋复叠式压缩制冷循环通常是由两个或两个以上（制冷系统）组成的多元复叠制冷循环。 ⒌空气压缩式制冷循环的主要热力设备有（空气压缩机）、冷却器、（吸热器）及膨胀器。 二、名词解释（每题4分，共20分） ⒈人工制冷。 人工制冷是指用认为的方法（1分）不断地从被冷却系统（物体或空间）排热至环境介质中去（1分），从而使被冷却系统达到比环境介质更低的温度（1分），并在必要长的时间内维持所必要的低温的一门工程技术（1分）。 ⒉共沸溶液类制冷剂 共沸溶液类制冷剂是由两种或两种以上（1分）互溶的单组分制冷剂（1分）在常溫下按一定的质量或容积比相互混合（2分）而成的制冷剂。 ⒊载冷剂 载冷剂是在间接冷却的制冷装置中（1分），完成被冷却系统（物体或空间）的热量传递给制冷剂的中间冷却介质（2分），亦称为第二制冷剂（1分）。 ⒋热力完善度 热力完善度是用来表示制冷机循环接近逆卡诺循环循环的程度（2分）。它也是制冷循环的一个技术经济指标（2分）。 ⒌一次节流 一次节流是指向蒸发器供液的制冷剂液体直接由冷凝压力节流至蒸发压力的节流过程. 三简答（前两题6分，第三题8分，共20分） ⒈对单级蒸汽压缩制冷理论循环作哪些假设？ 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；（1分） ②假设压缩过程是等熵过程，节流过程是等焓过程；（2分） ③假设蒸发与冷凝过程无传热温差；（1分） ④假设除两大换热器外，系统与外界无热交换；（1分） ⑤假设制冷剂无流阻损失。（1分） ⒉液体过冷对循环各性能参数有何影响？ 液体过冷：①使单位制冷量增大；（1分） ②使单位容积制冷量增大；（1分） ③单位功保持不变；（1分） ④使制冷系数增大。（1分） 总之，制冷剂液体的过冷有利于制冷循环，可提高制冷循环经济性。（2分） 3.写出与下列制冷剂的符号规定式相对应的化学分子式 （1）R22 （2）R134
第一章概论 1.1制冷技术及其应用 1.1.1.制冷的基本概念 制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。制冷是指用人工的方法在一定的时间和空间内从低于环境温度的空间或物体中吸取热量，并将其转移给环境介质，制造和获得低于环境温度的技术。能实现制冷过程的机械和设备的总和称为制冷机。 制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂在制冷机中循环流动并与外界发生能量交换，实现从低温热源吸取热量，向高温热源释放热量的制冷循环。由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体，因此制冷的实现必须消耗能量，所消耗能量的形式可以是机械能、电能、热能、太阳能、化学能或其它可能的形式。 制冷几乎包括了从室温至0K附近的整个热力学温标。在科学研究和工业生产中，常把制冷分为普通制冷和低温制冷两个体系。根据国际制冷学会第13届制冷大会（1971年）的建议，将120K 定义为普冷与低温的分界线。在120K和室温之间的温度范围属于“普冷”，简称为制冷；在低于120K 温度下所发生的现象和过程或使用的技术和设备常称为低温制冷或低温技术，但是，制冷与低温的温度界线不是绝对的。 1.1. 2.制冷技术的应用 制冷技术几乎与国民经济的所有部门紧密联系，利用制冷技术制造舒适环境以保障人身健康和工作效率；利用制冷技术生产和贮存食品；利用制冷技术来保证生产的进行和产品质量的要求。制冷技术的应用几乎渗透到人类生活、生产技术、医疗生物和科学研究等各领域，并在改善人类的生活质量方面发挥巨大的作用。 1.1. 2.1.商业及人民生活 食品冷冻冷藏和空气调节是制冷技术最重要的应用之一。 商业制冷主要用于对各类食品冷加工、冷藏贮存和冷藏运输，使之保质保鲜，满足各个季节市场销售的合理分配，并减少生产和分配过程中的食品损耗。典型的食品“冷链”由下列环节组成：现代化的食品生产、冷藏贮运和销售，最后存放在消费者的家用冷藏冷冻装置内。 舒适性空气调节为人们创造适宜的生活和工作环境。如大中型建筑物和公共设施的空调，各种交通运输工具的空调装置，家用空调等。近年来，家用空调器已成为我国居民消费的热点家电产品之一。2003年我国家用空调器的年产量达3500万台，出口1000多万台，中国已成为世界空调产品的生产基地，产量约占世界总产量的40%。 工业空调不仅为在恶劣环境中工作的员工提供一定程度的舒适条件，而且也包括有利于生产和制造而作的空气调节。如：在冷天或炎热环境中，以维持工人可以接受的工作条件；纺织业、精密制造、电子元器件生产和生物医药等生产行业为了保证一定的产品质量和数量，需要空气调节系统提供合适的生产环境。 1.1. 2.2.工农业生产
制冷原理及设备复习题 考试题型：填空10题20分，名词解释5题20分，简答4题20分，作图分析1题20分，计算1题20分，考试时间90分钟，闭卷。 1、简述氟里昂制冷剂的性质和应用范围。 答：氟里昂是饱和碳氢化合物中全部或部分氢元素被卤族元素氟、氯、溴取代后衍生物的总称。氟里昂制冷剂广泛用语电冰箱、空调器等各种制冷空调设备中。 2、蒸气压缩机制冷用制冷剂是如何分类的？ 答：按化学结构分有：①无机化合物（如 R717 等）；②氟里昂（R22、R134a 等）；③ 多元混合溶液（非共沸溶液有 R407C 等，共沸溶液有 R502 等）；④碳氢化合物 （R600a、R290 等）。按蒸发温度和冷凝压力分有：①高温低压制冷剂；②中温中压制冷剂；③低温高压制冷剂。按可然性和毒性分，分不可然、可然、易燃、低毒、高毒等组合类别。 3、何为 CFC 类物质？为何要限制和禁用 CFC 类物质？ 答：CFC 类物质就是不含氢的氟里昂。CFC 物质对大气忠的臭氧和地球高空的臭氧层有严重的破坏作用，会导致地球表面的紫外线辐射强度增加，破坏人体免疫系统。还会导致大气温度升高，加剧温室效应。因此，减少和禁用 CFC 类物质的使用和生产，已经成为国际社会环保的紧迫任务。 4、载冷剂的作用是什么？对载冷剂的性质有那些基本要求？ 答：载冷剂的作用就是向被间接冷却的物体输送制冷系统产生的冷量。对载冷剂性质的基本要求有：载冷剂的比热容和穿系数要的大，粘度和密度要小，凝固点要低，挥发性和腐蚀吸能够要小，无毒无臭，对人体无害，化学性质稳定，价格低廉，易于获得。 5、冷冻机油的功能有那些？ 答：冷冻机油的功能有：润滑摩擦表面，减少零件磨损；冷却摩擦零件，降低压缩机功耗；蜜蜂摩擦面间隙，阻挡制冷剂泄漏；冲刷摩擦表面。不断带走磨屑；利用润滑系统的油压控制卸载机构。 6、制冷剂节流前过冷对整齐压缩式制冷循环有何影响？在实际中可采用那些方法实现节流
制冷与低温技术原理复习提纲 一、名词解释： 1．绝热节流P33：由于气体通过节流阀等节流阻元件时，其压力显著下降，流速大时间短来不及和外界进行热交换，可近似按解热处理，这一过程称为绝热节流效应 2．焦－汤效应P33：气体在节流中发生的温度变化叫做焦-汤效应 3．微分节流效应P33：根据气体节流前后比焓值相等这一特征，令其中的叫做微分节流效应 4．转化温度P35：在一定压力下，气体具有的使微分节流效应等于0的温度 5．等温节流效应P36：是等温压缩和节流这两个过程的综合 6．微分等熵效应P38：表示等熵过程中温度随压力的变化，定义为 8．性能系数P63：循环中收益能数值与补偿能数值之比 9．循环效率P64：或称热力完善度，指一个制冷循环的性能系数和相同低温热源、高温热汇温度下的可逆制冷循环性能系数之比10．单位制冷量P71：表示1Kg制冷剂完成循环时从低温热源所吸收的热量 11．单位冷凝热负荷P71：表示1Kg制冷剂完成循环时向高温热汇所排放的热量 12．理论输气量P71：压缩机按理论循环工作时在单位时间内所能供给的（按进口处吸气状态换算）的气体容积 13．有用过热P77：制冷剂在蒸发器内吸收了热量而产生的过热 14．无用过热P77：制冷剂吸收环境热量而产生的过热 15．输气系数P83：又称容积效率，为实际输气量和理论输气量的比值 16．共沸混合物P103：指当两种或多种不同成分的均相溶液，以一个特定比例混合时，在固定的压力下，仅具有一个沸点的混合物17．非共沸混合物P103：指当两种或多种不同成分的均相溶液，不论混合比例，都不会有相同的沸点的混合物 18．分馏P104：混合物因易挥发组分优先蒸发或不易挥发组分优先冷凝而引起的成分改变 19．复叠温度P132：上一子系统的蒸发温度或下一子系统的冷凝温度 20．复叠温差P132：蒸发/ 冷凝器的传热温差 21．发生过程P161：易挥发的气相中的分压力低于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入气相 22．吸收过程P161：易挥发的气相中的分压力高于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入溶液 23．循环倍率P173：在溴化锂吸收式制冷机中表示发生器产生1Kg水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量 24．放气范围P173：Wr - Wa称为放气范围，即溴化锂浓溶液质量分数-溴化锂稀溶液质量分数 25．发生不足P173：发生终了浓溶液的溴化锂质量分数Wr’小于理想情况下溴化锂质量分数Wr 26．吸收不足P173：吸收终了稀溶液的溴化锂质量分数Wa’高于理想情况下溴化锂质量分数Wa 27．喷淋密度P176：单位时间单位面积上的喷淋量，单位为kg/m2?s 28．直接冷却P314：用制冷剂为冷源直接与被冷却对象进行热交换 29．间接冷却P314：利用冷却后的载冷剂或蓄冷剂作为冷源，使被冷却的对象进行冷却 30．气体水合物P331：当气体或挥发性液体与水作用时，造成水高于其冰点温度下的结冰现象，所形成的固体 31．低温工质P336：在深冷技术中用于制冷循环或液化循环的工质 32．液化系数P351：加工1Kg气体所获得的液体量 33．跑冷损失P354：环境介质传热给低温设备引起的冷量损失 34．分凝P399：根据混合气体中的各组分冷凝温度的不同，将混合物冷凝到不同的温度使各组分分离 35．精馏P403：将溶液部分气化或混合气体部分冷凝反复进行，逐步达到所需要纯度的分离气体方式
低温制冷技术新发展
巨永林
上海交通大学 制冷与低温工程研究所
Institute of Refrigeration and Cryogenics
主要内容
1 国际大科学工程项目简介 2 高能粒子加速器和探测器 3 国际热核反应实验堆(ITER) 4 空间红外探测
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1 国际大科学工程
投资大（30-120亿美元） 时间长（10-20年） 国际合作（十几-上百个国家）
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美国能源部20年大科 学工程发展规划
美国能源部2003年11月公布 了二十年中长期大科学工程 发展规划，共28项，拟投资 120亿美元。这些大工程项 目中的80％是以低温与超导 技术为工程基础的。 “这些大科学工程将使科学 发生革命，使美国科学位于 世界前沿，将会产生重大科 学发现，对人类社会做出重 大贡献”Spencer Abraham (美国能源部长)
28个项目
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Spallation Neutron Source (散裂中子源) ITER (国际热核聚变实验) Joint Dark Energy Mission（联合暗能量计划） NSLS upgrade（同步辐射光源-升级计划） Free Electron Laser（自由电子激光器） RHIC-B（相对重离子对撞机-B计划） e-RHIC（电子-相对重离子对撞机） Double Beta Decay（双Beta衰变） Super Neutrino Beam（超级中微子束） Fusion Energy Contingency（聚变能约束） BTeV（千亿电子伏特加速器） ILC（国际直线加速器） ……
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制冷与低温技术原理复习提纲一、名词解释：
2．焦－汤效应P33：气体在节流中发生的温度变化叫做焦-汤效应 3．微分节流效应P33：根据气体节流前后比焓值相等这一特征，令其中的叫做微分节流效应 4．转化温度P35：在一定压力下，气体具有的使微分节流效应等于0的温度 5．等温节流效应P36：是等温压缩和节流这两个过程的综合 6．微分等熵效应P38：表示等熵过程中温度随压力的变化，定义为 8．性能系数P63：循环中收益能数值与补偿能数值之比 9．循环效率P64：或称热力完善度，指一个制冷循环的性能系数和相同低温热源、高温热汇温度下的可逆制冷循环性能系数之比10．单位制冷量P71：表示1Kg制冷剂完成循环时从低温热源所吸收的热量 11．单位冷凝热负荷P71：表示1Kg制冷剂完成循环时向高温热汇所排放的热量 12．理论输气量P71：压缩机按理论循环工作时在单位时间内所能供给的（按进口处吸气状态换算）的气体容积 13．有用过热P77：制冷剂在蒸发器内吸收了热量而产生的过热 14．无用过热P77：制冷剂吸收环境热量而产生的过热 15．输气系数P83：又称容积效率，为实际输气量和理论输气量的比值 16．共沸混合物P103：指当两种或多种不同成分的均相溶液，以一个特定比例混合时，在固定的压力下，仅具有一个沸点的混合物17．非共沸混合物P103：指当两种或多种不同成分的均相溶液，不论混合比例，都不会有相同的沸点的混合物 18．分馏P104：混合物因易挥发组分优先蒸发或不易挥发组分优先冷凝而引起的成分改变 19．复叠温度P132：上一子系统的蒸发温度或下一子系统的冷凝温度 20．复叠温差P132：蒸发/冷凝器的传热温差 21．发生过程P161：易挥发的气相中的分压力低于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入气相
一．填空题 1.空气调节用制冷技术根据制冷温度范围属于___普通_____制冷，温度范围为 ___高于-120℃_____。 2.蒸汽压缩式制冷理论循环采用膨胀阀代替膨胀机，制冷系数的降低程度称为 __节流损失______；干压缩代替湿压缩，制冷系数的降低程度称为______过热损失__。 3.带液体过冷的蒸汽压缩式制冷循环与理论循环相比，可使单位质量制冷量__ 增大______，单位功耗___不变_____，制冷系数___提高_____。 4.设置回热器的蒸汽压缩式制冷循环与理论循环相比，可使单位质量制冷量 ______增加__，单位功耗__增加______，制冷系数__不一定提高______。 5.根据标准沸点的高低对制冷剂分类，沸点大于0_℃_______为高温制冷剂， _______低于-60_℃_为低温制冷剂。空气调节用制冷机通常采用_____中，高温___制冷剂。 6.NH3的符号表示为___R717_______；R134a的分子式为 __CF3CH2F________；CHCl2CF3的代号是__R123________。 7.CO2的符号表示为___R744_______；R22的分子式为 ___CHCLF2_______；C3H8的代号是____R290______。 8.制冷压缩机中润滑油的主要作用为___减少摩擦_____、____带走摩擦热 ____、减少泄露________。 9.活塞式制冷压缩机制冷能力的调节可以采用__低冷凝温度______和_高蒸发 温度_______。（任选两种均可） 10.活塞式压缩机中油压启阀式卸载装置包括___顶杆启阀_____和___油压推杆 _____两个组件。 11.螺杆式制冷压缩机制冷能力的调节可以采用____无极调节____和____内容 积比调节____。 12.吸收式制冷机最大热力系数表达式________P187，物理含义__P187______。 13.单效溴化锂吸收式制冷机中_蒸发器_______和___吸收器_____应采用喷淋式 换热设备。 14.按照平衡方式的不同，热力膨胀阀可分为__内平衡______和__外平衡 ______两种。 15.当蒸发器内制冷剂阻力损失较大时，为防止附加过热度过大，不应采用_内 _______热力膨胀阀，应采用___外_____热力膨胀阀。 16.一次泵变水量系统中若采用定速泵，需要在分水缸和集水缸之间设置___旁 通管_____，这样既可以实现___冷冻水_____的流量保持在额定流量，又可以使____用户____的流量和空调负荷相适应。
第四章热交换过程及换热器 一、填空题 1. 制冷机热交换设备中的传热基本可以归结为通过（），（） 以及（）的传热。 2. 冷凝器按冷却方式不同，可分为三类：（），（）和 （）。 3. 空气冷却式冷凝器迄今仅用于（）制冷机。 4. 空气冷却式冷凝器多为（）结构。其根据空气流动情况不同，可分为 （）和（）两种。 5. 自然通风空气冷却式冷凝器的原理为（）。该种冷凝器的传热效 果（）强制通风空气冷却式冷凝器。 6. 水冷式冷凝器有（），（）等型式。冷却水可用 （），（）或（）等。 7. 壳管式冷凝器分为（）和（）两种。 8. 壳管式冷凝器外接接口除制冷剂和冷却水进出口外，还有主要接口及仪表，通常是 （），（），（），（），以及（）。 9. 卧式壳管式冷凝器结构：由（），（），（） 和（）组成。制冷剂蒸气在（）凝结，凝结液从 （）流出。冷却水在（）多次往返流动。 10. 卧式壳管式冷凝器筒体下部有时设有集液包，其作用是（）。 11. 立式壳管式冷凝器多用于（）制冷装置。与卧式壳管式冷凝器相比，其 冷却水可以使用（）的水，其传热系数（）。 12. 套管式冷凝器中，制冷剂蒸气在（）流动，冷却水（）流 动。由于制冷剂同时受到（）及（）的冷却，其传热效果（），但金属消耗量（）。 13. 套管式冷凝器无法（）清洗。应当使用（）的水，并定 期进行（）清洗。
14. 水冷却式冷凝器的冷却水系统可分为两类：（）系统和（） 系统。前者的冷却水（），后者的冷却水（）。 15. 蒸发器按照制冷剂在蒸发器内的充满程度以及蒸发情况进行分类，主要有三种： （）蒸发器，（）蒸发器和（）蒸发器。 16. 干式蒸发器是（）蒸发器。在正常运转条件下，干式蒸发 器中的液体体积约为管内体积的（）。 17. 根据被冷却介质不同，干式蒸发器可分为（）和（）两大 类。 18. 再循环式蒸发器是（）蒸发器，该蒸发器中，液体所占体积约为管内总 体积的（）。 19. 节流阀又称（），具有对高压液态制冷剂进行（）和 （）两方面作用。常用的节流阀有（），（），（），（），及（）几种。 20. 热力膨胀阀普遍应用于（）制冷系统，其开度由（） 温度控制，主要有（）和（）两种。 21. 热力膨胀阀的结构包括（），（）以及（） 三部分，其阀体安装在（）的（）管上，感温包安置在（）处的（）管上。 22. 毛细管常用于（），是一种（）节流机构。为保 证流经毛细管的制冷剂不带水，通常在毛细管之前，安装有（）设备。 23. 润滑油分离器的作用使（），较常用的润滑油分离器有 （），（），以及（）等几种形式。 24. 洗涤式油分离器用于（）制冷机中。离心式油分离器适用于 （）制冷量的制冷装置，过滤式油分离器通常用于（）制冷量的制冷装置。 25. 集油器也称放油器，用于收存从（），（），（） 和（）或（）等设备中分离出来的润滑油。 26. 集油器用于（）制冷机中。 27. 储液器又称储液筒，用于（）。根据储液器功能和用途的不同，分为 （）储液器和（）储液器两类。
制冷原理及设备复习题 考试题型：填空题分，名词解释题分，简答题分，作图分析20 420 5 20 10 题分，计算题分，考试时间分钟，闭卷。2020 1901 、简述氟里昂制冷剂的性质和应用范围。 1 答：氟里昂是饱和碳氢化合物中全部或部分氢元素被卤族元素氟、氯、溴取代后衍生物的总称。氟里昂制冷剂广泛用语电冰箱、空调器等各种制冷空调设备中。 、蒸气压缩机制冷用制冷剂是如何分类的？2 答：按化学结构分有：无机化合物（如等）；氟里昂（、等）：③R134a②R717①R22多元混 合溶液（非共沸溶液有等，共沸溶液有等）；碳氢化合物R407C ④ R502 （、等）。按蒸发温度和冷凝压力分有：高温低压制冷剂；中温中压制冷R290②①R600a剂； 低温高压制冷剂。按可然性和毒性分，分不可然、可然、易燃、低毒、高毒等组合③类别。 、何为类物质？为何要限制和禁用类物质？ 3 CFC CFC 答：类物质就是不含氢的氟里昂。物质对大气忠的臭氧和地球高空的臭氧层有严CFC CFC 重的破坏作用，会导致地球表面的紫外线辐射强度增加，破坏人体免疫系统。还会导致大气温度升高，加剧温室效应。因此，减少和禁用类物质的使用和生产，已经成为国际CFC 社会环保的紧迫任务。 、载冷剂的作用是什么？对载冷剂的性质有那些基本要求？4 答：载冷剂的作用就是向被间接冷却的物体输送制冷系统产生的冷量。对载冷剂性质的 基本要求有：载冷剂的比热容和穿系数要的大，粘度和密度要小，凝固点要低，挥发性和腐蚀吸能够要小，无毒无臭，对人体无害，化学性质稳定，价格低廉，易于获得。 、冷冻机油的功能有那些？5 答：冷冻机油的功能有：润滑摩擦表面，减少零件磨损；冷却摩擦零件，降低压缩机功耗；蜜蜂摩擦面间隙，阻挡制冷剂泄漏；冲刷摩擦表面。不断带走磨屑；利用润滑系统的油压控制卸载机构。 、制冷剂节流前过冷对整齐压缩式制冷循环有何影响？在实际中可采用那些方法实现节流 前制冷剂过冷？ 6．
试卷一 一．填空题每题3 分，共30 分 1? 制冷是指用（）的方法将（）的热量移向周围环境介质，使其达到低于环境介质的温度，并在所需时间内维持一定的低温。人工，被冷却对象； 2? 最简单的制冷机由（）、（）、（）和（）四个部件并依次用管道连成封闭的系统所组成压缩机，冷凝器，节流阀，蒸发器；。 3? 蒸气压缩式制冷以消耗（）为补偿条件，借助制冷剂的（）将热量从低温物体传给高温环境介质。机械能，相变 4? 节流前液体制冷剂的过冷会使循环的单位质量制冷量（）；单位理论压缩功（）。变大，不变； 5? 制冷机的工作参数，即（）、（）、（）、（），常称为制冷机的运行工况。蒸发温度，过热温度，冷凝温度，过冷温度； 6? 在溴化锂吸收式制冷装置中，制冷剂为（），吸收剂为（）。水，溴化锂； 7? 活塞式压缩机按密封方式可分为（）、（）和（）三类。：开启式，半封闭式，全封闭式； 8? 活塞式压缩机的输气系数受（余隙容积，吸、排气阀阻力，气缸壁与制冷剂热交换，压缩机内部泄漏）影响。 9? 壳管式冷凝器管束内流动（人工），管间流动（被冷却对象）。 10? 空调用制冷系统中，水管系统包括（水）系统和（制冷剂）系统。 二．单项选择题每小题2 分，共20 分 1? 空调用制冷技术属于(a ) A ．普通制冷 B ．深度制冷 C ．低温制冷 D ．超低温制冷 2? 下列制冷方法中不属于液体汽化法的是（b） A ．蒸气压缩式制冷 B ．气体膨胀制冷 C ．蒸汽喷射制冷 D ．吸收式制冷 3? 下列属于速度型压缩机的是（d ） A ．活塞式压缩机 B ．螺杆式压缩机 C ．回转式压缩机 D ．离心式压缩机 4? 将制冷系统中不能在冷凝器中液化的气体分离掉的设备是（c ） A. 油分离器 B. 气液分离器 C. 空气分离器 D. 过滤器 5? （b）一定能够提高制冷循环的制冷系数。 A ．蒸气有害过热 B ．液体过冷 C ．回热循环 D ．蒸气有效过热 6? 国际上规定用字母（c ）和后面跟着的数字作为表示制冷剂的代号。 A. A B. L C. R D. Z 7? 制冷剂压焓图中，等温线在液体区是（a ）。 A ．竖直线 B ．水平线 C ．向右下曲线 D ．其它曲线 8? 冷凝温度一定，随蒸发温度下降，制冷机的制冷量(b ) A ．增大 B ．减小 C ．不变 D ．不能确定 9? 活塞式压缩机活塞在气缸中由上止点至下止点之间移动的距离称为（c ） A ．气缸直径 B ．活塞位移 C ．活塞行程 D ．余隙容积 10? 制冷系统中，油分离器安装在（b）之间。 A ．蒸发器和压缩机 B ．压缩机和冷凝器 C ．冷凝器和膨胀阀 D ．膨胀阀和蒸发器 三．判断题每小题1 分，共10 分 1? 制冷是一个逆向传热过程，不可能自发进行。（） 答案：√；
制冷技术复习题 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
第一章课后习题 1-1 正卡诺循环和逆卡诺循环有何不同理想制冷循环属于其中哪一种卡诺循环它有那几个过程组成? 1-2 实现逆卡诺循环有哪几个必要条件试分析逆卡诺循环的制冷系数含义及表示方法，并说明其制冷系数与哪些因素有关，与哪些因素无关。1-3 在分析逆卡诺循环制冷系数时，蒸发温度与冷凝温度变化有什么影响，那个影响作用更大 1-4 在分析具有传热温差的逆卡诺循环中得出了什么重要结论 1-5 蒸汽压缩式制冷是否可以采用逆卡诺循环为什么。 1-6 制冷循环的制冷系数和热力完善度概念，使用方面有什么区别 P-H 1-7 理论制冷循环与逆卡诺循环有哪些区别对比两种循环的T-S,L g 图组成的不同 1-8 蒸汽压缩式制冷理论循环为什么要采用干压缩 1-9 试述液体的过冷温度、过冷度；吸气的过热温度、过热度不同含义。 1-10 如何实现制冷循环中的液体过冷 1-11 什么叫无效过热什么叫有效过热制冷循环中吸气过热对制冷系数（效率）都不利吗什么情况下，即使对制冷系数不利，也要采取吸气过热技术手段（参考双级与复叠循环） 1-12 在进行制冷理论循环热力计算时，首先应确定哪些工作参数制冷循环热力计算应包括哪些内容
1-13 实际制冷循环与理论循环有什么区别对比两种循环在,L P-H图上表 g 示，思考造成变化的原因。 1-14 有一逆卡诺循环，其被冷却物体的温度恒定为5℃，冷却剂的温度为40℃,求其制冷系数xx。 1-15 今有一理想制冷循环，被冷却物体的温度恒定为5℃，冷却剂（即环境介质）的温度为25℃，两个传热过程的传热温差均为5℃，试问： a) 逆卡诺循环的制冷系数为多少 b) 当考虑传热温差时，制冷系数如何变化 1-16某一R717压缩制冷装置，蒸发器的出口温度为-20℃的干饱和蒸汽，被压缩机吸入绝热压缩后，进入冷凝器，冷凝温度为30℃，冷凝器出口为25℃的氨液，试将该制冷装置与没有过冷时的单位制冷制冷量、单位耗功量和制冷系数加以比较。 1-17某厂设有氨压缩制冷装置，已知蒸发温度t0=-10℃（相应的 p0=0.2908MPa)冷凝温度tk=40℃（相应的pk=1.5549MPa)，过冷温度 trc=35℃，，压缩机吸入干饱和蒸汽，系统制冷量Φ0=174.45kW，时进行制冷理论的热力计算。 1-18某空调系统需要制冷量为35kW，采用R22制冷剂，采用回热循环，其工作条件是;蒸发温度t0=0℃（p0=0.198MPa），冷凝温度tk=40℃（pk=1.5769MPa），吸气温度t1=15℃，试进行理论循环的热力计算。1-19 如何实现回热循环，画出循环压焓图，写出单位制冷量与冷凝热表示公式，说明其表示意义。 第二.三章课后习题
国科大《制冷与低温原理》研究生考试题库（2017级） 制冷与低温基础部分： 1、按照国际制冷学会的建议，普冷与低温的分界温度是多少？ 答：按照国际制冷学会第13届制冷大会（1971年）的建议，普冷与低温的分界温度是120K。 2、请举出几个制冷与低温的应用领域。 答：制冷技术的应用：（1）大中型建筑物的中央空调；（2）工业空调；（3）住宅空调；（4）运输空调；（5）食品贮藏与配送；（6）食品加工；（7）化学工业和加工工业； （8）制冷的特殊应用：制冰机、滑冰场、建筑工业（青藏高原筑路采用“冻土法”）； 医疗卫生（如药品疫苗冷藏保存） 低温技术的应用：（1）能源与交通（如液化天然气、核聚变中利用大型低温超导磁体对聚变反应器中的高温等离子体进行磁约束、超导列车、低温液氢燃料等）；（2）航空与航天（如用液氧做火箭推进剂、高真空环境要用低温泵产生、航天飞机用液氢和液氧做推进剂、高空军用飞机上的液氧呼吸机、冷氮气的低温风洞等）；（3）科学实验（超低温状态下的电子偏离实验、超导性理论的研究等）；（4）工业（如液氧用于钢铁工业、金属的切割、采用纯痒进行活水处理、液氮速冻高档鱼虾、液氮还可用于汽车轮胎和橡胶制品的再利用处理等）；（5）生物医疗（血细胞的低温保存、手术中低温麻醉、以及骨髓、组织、肿瘤细胞和皮肤的低温冷冻保存等）。 3、请给出氦、氢、氖、氮、氧、氩、甲烷的正常沸点温度、临界压力和临界温度数据（考 试重点）。 答：（1）氦的正常沸点温度4.25K、临界压力0.227MPa和临界温度5.15k （2）氢的正常沸点温度20.35k、临界压力1.297MPa和临界温度33.15K （3）氖的正常沸点温度27.108K、临界压力2.65MPa和临界温度44.4k （4）氮的正常沸点温度77.35K、临界压力3.3944MPa和临界温度126.15K （5）氧的正常沸点温度90.15K、临界压力5.046MPa和临界温度154.55K （6）氩的正常沸点温度87.29K、临界压力4.86MPa和临界温度151.15K （7）甲烷（R50）的正常沸点温度111.65K、临界压力4.65MPa和临界温度-190.65K 4、请给出R12、R22、R290、R600a、NH3、CO2等工质的正常沸点数据，并评述比较一下 它们的温室效应（GWP、ODP）、可燃性等。 答：（1）R12（二氯二氟甲烷）工质的正常沸点243.35K，温室效应（GWP=10890、ODP=1）：对臭氧层的破坏能力很大，并且存在温室效应、可燃性； （2）R22（二氟一氯甲烷）工质的正常沸点232.39K，温室效应（GWP=1810、ODP=0.04~0.06）：属于HCFC（氢氯氟烃）类制冷工质，对臭氧层的破坏能力很大、不燃烧； （3）R290（丙烷）工质的正常沸点231.08K，温室效应（GWP=20、ODP=0），对臭氧层没有破坏，温室效应危害程度较低，在空气中可燃； （4）R600a（异丁烷）工质的正常沸点261.42K，温室效应（GWP=20、ODP=0），对臭氧层没有破坏，温室效应危害程度较低，在空气中可燃； （5）NH3工质的正常沸点239.85K，温室效应（GWP=1、ODP=0）：自然制冷工质，环境友好型，有一定的可燃性； （6）CO2工质的正常沸点194.65K，温室效应（GWP=1、ODP=0）：有一定的温室效应、不燃； 综上，氟氯烃类制冷剂（R12和R22）的环境影响指标较差，目前R12的替代制冷
制冷与低温测试原理要点 2017.6 （个人理解，仅供参考） 1、300K-常温、120K-低温上限、90K-氧液化点、77K-氮液化点、20K-氢液化点、4.2K-氦液化点、2.17K-超流氦转化点<1937年卡皮查发现，特点为：无流动阻力和超强导热性>。 2、制冷技术发展两个阶段：天然冷源应用（到十八世纪中期），主动的机械制冷阶段（十八世纪中期至今）。 3、常用的低温工质：空气、氧、氮、氩、氖、氢、氦（对应1中液化温度）。 4、测量：利用某种测量工具或仪器，通过一定的方法，直接或间接地得到所需要的量值的过程。 5、数据处理：利用统计学的方法，从理论上估计随机误差对测量结果的影响，也就是首先从测量序列中得一个最优概值，然后对最优概值的测量误差做出估计，得到测量值的过程。 6、测量条件：人、仪表和外界条件。 7、仪表系统：传感器、调理传输器和数据显示器。 传感器：将感受到的被测量信号转换成相应信号输出（影响单一、单值函数关系、反应快延迟小、少干扰）。 调理传输器：根据数据获取与相应部件的要求调理与传送感受件输出的信号（要求：信号稳定、精确度高、信息损失小）。 数据显示：实验者观察被测参量的数值和变化（模拟式、数字式、屏幕式）。 8、测量仪表的质量指标 绝对误差、相对误差、基本误差（规定工作条件下，仪表的最大误差与量程之比）。 量程：仪表能够测量的最大输入量与最小输入量间的范围。（最好使测量值落在仪表量程的三分之二左右） 精度：仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差，表征指示值与真值接近的程度。 灵敏度：稳态条件下输出变化对输入变化的比值。表征仪表对被测参数变化的敏感程度。 分辨率：仪表响应或分辨输入量微小变化的能力。表征引起仪表指针发生可见变化的被测参数的最小变化量。不灵敏区称为死区。 线性度：传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差对满量程输出的百分比。表征校准曲线接近规定直线的吻合程度。 重复性：在全量程范围内对应于同一输入值，输出的最大值与最小值之差对量程的百分比。表征同一条件下，对同一输入值，仪表输出值的一致程度。 9、测量误差：测量所得数据同其真值之差 绝对误差、相对误差 真值：被测量的真实值（无限次测量时，测量值的平均值机位真值） 测量误差的来源：测量装置误差、测量环境误差、测量方法误差、测量人员误差。 测量误差分类：系统误差（测量仪表和方法造成，有规律。采用一定技术措施可以削弱或消除）、粗大误差（过失误差，操作不当引起误差。利用来伊特准则剔
院刊 45 大型低温制冷系统是指制冷温度 2 K —20 K 范围，制冷量几百乃至万瓦以上，集流程优化与控制技术、气体轴承氦透平膨胀机技术、氦压缩机及高效滤油技术、磁悬浮轴承和高速电机的冷压缩机技术、低温负压换热技术、复杂低温系统的集成调控技术等一批先进制造技术为一体的低温制冷系统，广泛应用于航空航天、大科学工程、核磁共振、气体提纯和分离、激光点火、超导电力等领域，关系到前沿科学、国家安全及高技术产业的发展，是国家战略高技术领域不可替代的核心平台技术。随着我国经济社会的高速发展，各行业对大型、高效、稳定的关键大型低温制冷设备需求不断增加，我国已经开始步入大型低温制冷设备使用大国的行列。然而，由于我国在大型低温制冷设备、集成技术等方面长期缺乏具有自主知识产权的产品和成熟的技术，西方发达国家对高端大型低温系统对我国采取限制或禁运措施，导致我国需要大型低温制冷技术支撑的相关领域，特别是在战略高技术、国家安全等方面受到极大限制，“瓶颈”效应十分明显。 为突破国外对我国大型氢氦低温制冷技术的封锁，解决大型氢氦低温制冷技术的瓶颈，形成具有我国自主知识产权的大型低温制冷核心关键技术，在财政部和中国科学院的支持下，中国科学院理化技术研究所自 2010 年开始对“大型氢氦低温制冷技术与系统应用”涉及的众多前沿基础科学问题、关键设备和关键技术进行了系统和深入的研究，解决了高稳定性氦透平技 术、高精滤油关键技术、多股流低泄漏率换热器技术、大型低温设备集成技术、整机动态仿真与智能联锁防护技术等一批重要的关键技术；并组织国内低温工业制造力量，于 2012 年 12 月成功研制出了国内首台制冷量为 2 kW@20 K 的高效氦透平制冷机，经过连续运行 21 天，综合性能达到国际先进水平。 2 kW 制冷机一经研制成功，得到国内众多用户的广泛关注，中国科学院理化技术研究所先后与中国航天科技集团公司北京宇航系统工程研究所、中国科学院兰州近代物理研究所、中国科学院高能物理研究所等国内大科学装置、航天系统牵头单位签署了大型低温制冷设备应用战略合作协议，为未来开展长期深入的战略合作奠定了基础。 2014 年 4 月22日，中国科学院理化技术研究所自主研制的 2 kW@20 K 低温氦制冷机在某航天型号产品性能测试 大型低温制冷设备 中国科学院理化技术研究所 面向国家重大需求 2 kW@20 K 氦制冷机 执笔人：谢秀娟
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 第二阶段在线作业 单选题 (共10道题) 展开 收起 1.（ 2.5分）下列选项中哪一项会导致蒸汽压缩式制冷循环的功耗增加？ A、蒸发温度上升 B、冷凝温度上升 C、环境温度下降 正确答案：此题得分：2.5分 2.（2.5分）对于气体，等熵膨胀会产生下列哪种效应？ A、冷效应 B、热效应 C、零效应 正确答案：此题得分：2.5分 3.（2.5分）在制冷剂的命名中，R50表示： A、氮 B、甲烷 C、乙烷 正确答案：此题得分：2.5分 4.（2.5分）乙烯的命名是： A、R1140 B、R1050 C、R1140 D、R1150 正确答案：此题得分：2.5分 5.（2.5分）下列哪一种制冷工质对臭氧层没有破坏？ A、NH3 B、R12 C、R22 正确答案：此题得分：2.5分 6.（2.5分）下列哪一种制冷工质对臭氧层的破坏最大？ A、R134A B、R22 C、R11 D、R270 正确答案：此题得分：2.5分 7.（2.5分）以下哪一种气体在常压下只增加压力就可以液化 A、甲烷 B、氢气 C、丙烷 正确答案：此题得分：2.5分 8.（2.5分）关于气体液化的理论最小功，以下说法中正确的是： A、是根据逆卡诺循环的功耗计算得到的
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ B、原料气体压力越高，理论最小功越小 C、理论最小功与环境温度无关 正确答案：此题得分：2.5分 9.（2.5分）气体液化的理论最小功是根据下列哪一项所列过程计算的？ A、等温压缩过程+等熵膨胀过程 B、绝热压缩过程+等熵膨胀过程 C、等温压缩过程+等焓膨胀过程 D、等熵膨胀过程+等温压缩过程 正确答案：此题得分：2.5分 10.（2.5分）以下哪种工质的最大转化温度高于常温而临界温度低于常温？ A、戊烷 B、甲烷 C、氦 正确答案：此题得分：2.5分 判断题 (共30道题) 展开 收起 11.（2.5分）根据热力学的原理，热量不能从低温传向高温，因此必须消耗一定量的制冷剂才能制冷 正确 错误 正确答案：此题得分：2.5分 12.（2.5分）在制冷循环中，对热量从低温向高温传递过程进行补偿的必须是机械功 正确 错误 正确答案：此题得分：2.5分 13.（2.5分）吸附从机理上可以分为物理吸附和化学吸附 正确 错误 正确答案：此题得分：2.5分 14.（2.5分）确定一个点的热力状态需要两个状态参数，所以已知蒸发压力和蒸发温度就可以确定蒸发器入口点的状态 正确 错误 正确答案：此题得分：2.5分 15.（2.5分）在蒸汽压缩式制冷系统的设计中，lnP-h图应用的比T-S图更为广泛 正确 错误 正确答案：此题得分：2.5分 16.（2.5分）随着换热温差的增大，蒸汽压缩式制冷系统的蒸发温度和冷凝温度都会升高 正确 错误 正确答案：此题得分：2.5分
重庆大学 制冷与低温原理 期中考试试卷 2014-2015 学年 第 1 学期 开课学院： 动力工程学院 课程号：14011535 考试日期： 2014.10.30 考试方式： 考试时间： 45 分钟 一、 填空题（20分，每空2分） 1. 压缩机吸气过热分为有用过热和无用过热，无用过热会使制冷剂单位质量制冷量__不变__（不变，减小或增大）；实践表明，多数情况下，压缩机吸气过热的大部分是无用过热，为了避免大量无用过热，常采用____气液或者回热热____交换器。 2. 蒸汽压缩式制冷中，降低蒸发温度和提高冷凝温度都会使得制冷机的 COP___ 降低_____，二者中对制冷性能系数影响较为明显的是________蒸发温度___。 3. R718代表的制冷剂是____H 2O___；制冷剂选用时通常要考虑环境影响指数，通常是指___温室影响指数____和臭氧衰减指数。 4. 超临界制冷循环是循环中制冷剂的放热过程在____临界温度____以上，为非凝结相变的放热过程。 5. 为获得低温而采取两级压缩或复叠式制冷循环的主要原因有__减小压比__ 和 ____获得比单级压缩循环更低的制冷温度 ___ 。 6. 采用液体过冷循环，在相同过冷度下，过冷使制冷量和制冷系数提高的百分数与制冷剂的____比热容_______和____潜热_______有关。 7. 工作在蒸发温度5℃，冷凝温度50℃工况下的热泵循环，其理想制热 系数为 7.18 。 8. CO 2超临界制冷循环放热过程为一变温过程，有较大的___温度___滑移。正好与所需的变温热源相匹配，是一种特殊的___劳伦兹___ 循 环，用于热回收时，有较高的热效率。 9. 评价一个制冷循环与可逆制冷循环的接近程度，通常用_____热力完善度或循环效率_______指标表示。 10.压缩机和 节流阀或膨胀阀 把整个单级蒸汽压缩制冷循环分成高压和低压两部分。 二、判断题 (20分，每题2分) 1.制冷循环中应用液体过冷对改善制冷循环的性能总是有利的。 （ Y ） 2.氨制冷系统中的制冷剂管道可以用不锈钢管。 （ Y ） 3.蒸气压缩式制冷系统中高压液管是连接冷凝器和膨胀阀之间的管道。 （ Y ） 4.物质从致密态到质稀态相变时，吸收热量。 （ Y ） 5.气体绝热节流是一个典型的可逆过程，节流前后的焓值不变。 （ N ） 6.饱和空气的干球温度、湿球温度和露点温度三者相等。 （ Y ） 7.制冷循环的性能系数用来反映消耗一定的补偿能可获得多少收益能，供热系数可能大于1，也可能小于1。 （ N ） 8.双级压缩制冷循环中，高压级压缩机的输气量等于低压级压缩机的输气量。 （ N ） 9.制冷剂R600a 对臭氧层有极大的破坏作用。 （ N ） 10.制冷剂的ODP 值越大，表明对臭氧层的破坏潜力越大；GWP 越小，表明对全球气候变暖的贡献越小。 （ Y ） 命 题人： 组题人： 审 题 人： 命题 时 间： 教 务处制 学院 动力工程学院 专业、班 年级 学号 姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密
制冷与低温技术原理（1） ?第一章绪论 第一节制冷的定义及研究内容 第二节制冷与低温技术的应用 第三节制冷与低温技术的发展史 ?第一节制冷的定义及研究内容 内容提要 一、制冷与低温技术的重要性 二、制冷与低温的定义 三、制冷与低温技术的研究内容 ?第一节制冷的定义及研究内容 一、制冷与低温技术的重要性 在长期的生产实践和日常生活中，人们发现许多现象与温度有密切关系。 炎热条件下希望降温以提供适宜的工作和生活环境。所有生物过程都受温度影响，低温抑制食品发酵、霉菌的增殖，对食品保鲜起重要作用。材料的某些重要特性与温度有关，如机械材料具有冷脆性，塑料、橡胶也有同样的性质；又如金属的导电性随温度下降而提高，有些纯金属或合金当温度降到某一数值时出现超导性，人为地利用这些特性，需要人工创造低温环境。通过降温产生物态变化，可使混合气体分离、气体液化。扩散和化学反应与温度也有直接关系，许多生产工艺过程中温度对产品性能和 ?第一节制冷的定义及研究内容 产品质量有很大影响。空间和遥感遥控技术更是与制冷技术紧密联系，等等。 综上所述，随着科学技术的发展以及人民生活水平的不断提高，制冷和低温技术在工业、农业、国防、建设、科学研究等国民经济各个部门中的作用和地位日益重要。 ?第一节制冷的定义及研究内容 二、制冷与低温的定义
制冷是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体冷却，使其温度降低到环境温度以下，保持并利用这个温度。 按照所获得的温度，通常将制冷的温度范围划分为以下几个领域：120 K以上为普冷；120K～0.3K为深冷，也称为低温；0.3K以下为极低温。 由于温度范围不同，所采用的降温方式，使用的工质、机器设备以及依据的具体原理有很大差别。 ?第一节制冷的定义及研究内容 三、制冷与低温技术的研究内容 研究内容可以概括为以下四个方面： (1)研究获得低于环境温度的方法、机理以及与此对应的循环，并对循环进行热力学的分析和计算。 (2)研究循环中使用的工质的性质，从而为制冷机和低温装置提供合适的工作介质。因工质在循环中发生状态变化，所以工质的热物理性质是进行循环分析和计算的基础数据。此外，为了使这些工质能实际应用，还必须掌握它们的一般物理化学基础。 (3)研究气体液化和分离技术。例如液化氧、氮、氢、氦等气体，将空气或天然气液化、分离，均涉及一系列的制冷和低温技术。 ?第一节制冷的定义及研究内容 (4)研究所需的各种机械和设备，包括它们的工作原理、性能分析、结构设计。此外还有热绝缘问题，装置的自动化问题，等等。 上述前三个方面构成制冷与低温技术原理的基本研究内容，第四方面涉及具体的设备和装置。 ?第二节制冷与低温技术的应用 内容提要 一、在商业及人民生活方面的应用 二、在工业及农牧业生产方面的应用 三、在建筑工程方面的应用 四、在科学研究及医疗卫生方面的应用 五、在空间技术与低温物理方面的应用