制冷与低温工程
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制冷与低温技术原理制冷与低温技术是一门涉及物理、化学、工程学等多个领域的学科,它的发展与人类的生产生活息息相关。
本文将深入探讨制冷与低温技术的原理,希望能为读者提供一些有益的知识。
首先,我们来了解一下制冷与低温技术的基本原理。
制冷技术是利用一种叫做制冷剂的物质,通过蒸发和凝结的循环过程,将热量从一个地方转移到另一个地方的技术。
而低温技术则是在极低温度下对物体进行处理或保存的技术。
这两者的原理都是基于热力学和热传递的基本规律,通过控制温度和热量的传递,实现对物体温度的调节和控制。
在制冷技术中,制冷剂起着至关重要的作用。
制冷剂是一种能在低温下蒸发并在高温下凝结的物质,常见的制冷剂包括氨、氟利昂、氯化甲烷等。
通过控制制冷剂的蒸发和凝结过程,可以实现对物体温度的降低。
而在低温技术中,除了制冷剂的选择外,还需要考虑绝热材料、保温材料等因素,以防止热量的传递和损失。
另一个重要的原理是热力学的运用。
热力学是研究热量和功的转化关系的学科,它对制冷与低温技术的原理和应用有着重要的指导作用。
通过热力学的分析,可以确定制冷剂的选择、循环过程的设计以及系统的效率等关键参数,从而提高制冷与低温技术的性能和效率。
此外,工程学的原理也是制冷与低温技术的重要基础。
工程学包括热力学、流体力学、传热学等多个学科,它们为制冷与低温技术的设计、制造和应用提供了理论和方法。
例如,流体力学可以用来分析制冷剂在系统中的流动特性,传热学可以用来研究热量的传递规律,这些都为制冷与低温技术的实际应用提供了理论支持。
总的来说,制冷与低温技术的原理是多方面的,涉及物理、化学、工程学等多个学科的知识。
通过对制冷剂的选择、热力学的分析和工程学的应用,可以实现对物体温度的控制和调节,从而满足不同领域的需求。
希望本文能为读者对制冷与低温技术的原理有所了解,并对相关领域的研究和应用有所帮助。
1.相变制冷:利用液体在低温下的蒸发过程或固体在低温下的融化或升华过程从被冷却的物体吸取热量以制取冷量。
2.气体绝热膨胀制冷:高压气体经绝热膨胀以达到低温,并利用膨胀后的气体在低压下的复热过程来制冷3.气体涡流制冷:高压气体经涡流管膨胀后即可分离为热、冷两股气流,利用冷气流的复热过程即可制冷。
4.热电制冷:令直流电通过半导体热电堆,即可在一段产生冷效应,在另一端产生热效应。
5制冷系数:消耗单位功所获得的制冷量的值,称为制冷系数。
ε=q 。
/w 。
6.热力完善度:实际循环的制冷系数与工作于相同温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数之比。
其值恒小于1。
7.热力系数:获得的制冷量与消耗的热量之比。
用ζ0表示8.洛仑兹循环:在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。
9.逆向卡诺循环:当高温热源和低温热源的温度不变时,具有两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程组成的逆向循环,称为逆向卡诺循环1. 人工制冷:用人工的方法,利用一定的机器设备,借助于消耗一定的能量不断将热量由低温物体转移给高温物体的连续过程。
2.制冷: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的过程称为制冷。
3.制冷循环:制冷剂在制冷系统中所经历的一系列热力过程总称为制冷循环4.热泵循环:从环境介质中吸收热量,并将其转移给高于环境温度的加热对象的过程。
5.制冷装置:制冷机与消耗能量的设备结合在一起。
6.制冷剂:制冷机使用的工作介质。
1、氟里昂制冷剂 :饱和烃类的卤族衍生物。
2、共沸混合制冷剂:有两种或两种以上的纯制冷剂以一定的比例混合而成的具有共同的沸点一类制冷剂。
单位质量制冷量 ;压缩机每输送1Kg 制冷剂经循环从低温热源所吸收的热量。
制冷系数和热力完善度: 单位容积制冷量:压缩机每输送1m3以吸气状态计的制冷剂蒸汽经循环从低温热源所吸收的热量。
绪论一、名词解释制冷、制冷机、制冷量、制冷剂、制冷循环二、概念制冷与低温划分的温度标准;制冷的发展历史(现代制冷技术开始的标志,最早被发现的制冷剂、谁发明第一台蒸气压缩式制冷机、第一台空气制冷机、第一台氨压缩式制冷系统、第一台家用冰箱?谁在哪年首次发现氟利昂12?未来制冷技术的发展体现哪3个需要和4个方面)第2章制冷方法一、名词解释潜热、显热、吸收剂、吸附剂、珀尔贴效应二、概念制冷方法根据是否存在物质相变可分为两大类;干冰和冰、冰盐的制冷能力大小比较。
哪些具体的制冷方法属于相变制冷?液体蒸发制冷循环必须具备哪四个基本过程?蒸汽压缩式制冷系统、蒸气吸收式制冷系统、蒸汽喷射式制冷系统、蒸气吸附式制冷系统和半导体制冷系统的工作原理及系统组成?第3章蒸汽压缩式制冷系统一、名词解释热源、热汇、热泵型制冷机、性能系数、循环效率、单级压缩、容积效率(又叫输气系数)、制冷剂代号含义(包括国际标准代号和CFCs、HCFCs、HFCs、FCs的含义)、制冷剂安全等级含义(例如A2)、共沸混合物制冷剂、标准蒸发温度(又叫标准沸点)、临界温度、ODP、GWP、TEWI、复叠式制冷、亚临界循环、跨临界循环二、概念要点1. 应用COP和循环效率在评价制冷循环经济性时,两者的异同?2. 单级蒸气压缩式制冷的理论循环作了哪些假设?3. 熟练掌握用压力-比焓图描述各种蒸气压缩式制冷循环的工作过程。
4.获得液体过冷的方法有哪些?液体过冷、压缩机吸气过热对制冷循环经济性能的影响。
5. 冷凝温度变化、蒸发温度变化对制冷循环的性能影响。
6. 制冷剂的分类。
判断某种物质是否适合作为蒸气压缩式制冷系统的制冷剂应该考虑哪些方面?7. 共沸混合物制冷剂具有哪些优点?8. 氟利昂制冷剂具有哪些共性?氨、水和二氧化碳作为制冷剂具有哪些特点?9. 会判别单级、多级和复叠式压缩制冷分别适用的制冷温度范围,以及什么原因导致单级压缩或多级压缩制冷循环存在局限性?10. 能够熟练地绘出两级压缩制冷循环和简单的二元单级压缩复叠式制冷循环的系统流程图,并说明系统的主要工作原理。
制冷低温工程课程设计方案1. 项目简介本课程设计方案是针对制冷低温工程领域的学生所设计的,目的是培养学生对于制冷与低温工程的理论知识和实际应用能力的提升。
通过该课程设计,学生将学会制冷与低温工程相关的基本理论和实用技能,培养其解决实际问题的能力,为从事制冷与低温工程领域的工作做好准备。
2. 课程目标通过本课程的学习和实践,学生将能够:•理解制冷与低温工程的基本理论和原理•掌握制冷与低温工程的常用设备和系统设计方法•熟悉制冷与低温工程中的相关计算和分析方法•学会制冷与低温工程中的实验技能和实际操作3. 课程内容3.1 理论知识讲解本课程将包括以下理论知识的讲解:•制冷与低温工程的基本概念和定义•制冷循环系统的原理及其组成部分•制冷剂的选择和性能参数•制冷与低温工程的热力学基础•制冷与低温工程中的传热和传质问题•制冷与低温工程中常用的设备和系统设计方法•制冷与低温工程中的能量管理和优化策略3.2 实践操作和实验本课程将通过实践操作和实验来巩固学生对于理论知识的理解和应用能力的提升。
实践操作和实验内容包括但不限于以下方面:•制冷设备的调试和运行•制冷循环系统的实际操作和控制•制冷与低温工程的实验室操作和数据采集•制冷与低温工程相关设备的维护和检修•制冷与低温工程中的实际问题案例分析和解决4. 学习评估为了评估学生的学习情况和能力提升,本课程将采用以下方式进行评估:•课堂测试:包括理论知识的选择题和简答题,以检验学生对于相关概念和原理的掌握情况。
•实验报告:学生需要完成相应的实验操作和数据分析,并撰写实验报告,以评估其对于实践应用能力的掌握情况。
•课程设计:学生需要完成一项制冷与低温工程的课程设计,并提交设计报告,评估其对于综合知识运用和问题解决能力的掌握情况。
•课堂参与和讨论:学生需要积极参与课堂讨论和交流,以评估其对于相关问题的思考和表达能力。
5. 学习资源为了帮助学生更好地学习和理解课程内容,本课程将提供以下学习资源:•课程教材:为学生提供系统的理论知识和实用技能的学习材料。
制冷低温工程课程设计方案一、课程概述《制冷低温工程》是一门面向制冷与低温技术领域学习的专业课程。
本课程旨在向学生介绍制冷低温工程的基本原理、设备与系统,并帮助学生建立对制冷与低温技术的基本认识和应用能力。
二、课程目标1. 能够理解制冷与低温工程的基本原理和技术;2. 能够分析和设计制冷系统与设备;3. 能够应用制冷与低温技术解决实际问题;4. 能够熟练掌握制冷与低温工程领域的基本实验技能;5. 能够了解制冷与低温工程在能源、环保和社会发展等方面的影响。
三、教学内容与方法1. 教学内容:(1)制冷与低温工程的基本概念与原理;(2)制冷设备与系统的设计与分析;(3)制冷与低温工程在不同领域的应用;(4)制冷与低温工程的实验工艺与技术;(5)制冷与低温工程的相关法规与环保意识。
2. 教学方法:(1)理论课程教学采用讲授与案例分析相结合的方式,引导学生深入理解制冷与低温工程的基本理论;(2)实验课程教学采用模拟实验与实物实验相结合的方式,培养学生对制冷与低温工程的操作技能与实验能力;(3)课程设计采用项目驱动的教学方法,引导学生理论与实践的结合,培养学生分析与解决问题的能力。
四、课程设置1. 基础课程(1)制冷与低温工程基础概念;(2)热力学与热传导原理;(3)制冷循环过程与原理;(4)低温制冷剂与工质选型;(5)制冷设备与系统设计。
2. 实践课程(1)制冷系统组装与调试实验;(2)低温设备运行与维护实验;(3)制冷系统故障分析与处理实验;(4)低温制冷剂性能测试与评价实验。
3. 应用课程(1)食品冷链与冷藏技术;(2)生物医药与生物制冷技术;(3)超导磁体与低温超导技术;(4)工业与能源领域的低温应用。
五、教学评估1. 平时成绩:包括课堂表现、作业考核、实验操作等;2. 期中考核:以笔试形式考核学生对基本理论和知识的掌握程度;3. 期末考核:以综合考核形式考核学生对制冷与低温工程的理论与实践能力。
六、教学资源支持1. 实验设备与教材:提供相应的实验设备和教材,让学生能够在实践中学习制冷与低温工程知识;2. 教师团队:建立由制冷与低温工程领域的专家和教授组成的教师团队,为学生提供专业的指导与支持;3. 实习基地与行业合作:与相关生产企业、科研院校和行业协会合作,为学生提供实习和实训机会,让学生能够了解行业发展趋势和相关技术需求。
制冷及低温工程1、学科概况制冷及低温技术是研究获得并保持低于环境温度的方法、装置及其基础理论的应用学科,广泛应用于工农业生产、国防、空间技术、科学研究以及人民生活等国民经济的各个领域。
本学科以工程热力学、流体力学、传热传质学为基础,并与数值计算、优化理论、自动控制技术及计算机技术等学科互相渗透,主要从事制冷、空调及低温工程技术以及能源、环境相关领域的理论和应用研究。
制冷及低温工程专业是1986年国家批准的硕士学位授权点,天津市重点发展学科,天津商业大学重点学科,具有一支知识结构、年龄结构以及专业技术职务结构均合理、团结协作、学术思想端正、活跃的学术队伍。
在天津市“十五”建设项目和中央共建项目资助下,本学科实验条件和测试手段达到国内领先水平。
本学科专业在制冷系统的优化及节能技术、食品冷链技术与装置的研究与开发方面形成了自己的特色,取得多项在国内处于领先水平的研究成果,在国内外具有一定的影响。
本学科研究生培养目标是培养德智体全面发展的,具有工程热物理领域的坚实理论基础和相应研究方向的专门知识,熟练掌握本学科的实验方法和技能,了解本学科发展前沿和动态,能够独立从事本学科研究与应用开发工作的高级科技人才。
2、研究方向(1)制冷系统的优化及节能技术围绕制冷系统的节能和环保两大热点研究问题,本研究方向应用计算机仿真技术和现代化测试手段,开展环保工质制冷系统及商用制冷、冷冻装置系统性能及部件优化匹配方法的研究。
主要开展以下几个方面的研究:(1) 传热传质分离的溴化锂吸收式制冷系统的研究及利用高温导热介质进行余热利用的溴化锂吸收式制冷机关键技术研究。
(2) 热泵空调器结霜工况下工作特性和系统匹配技术及低温恒湿系统的工作特性和优化设计方法的理论与实验研究。
(3)使用多元工质的制冷系统制冷剂分布特性、自然混合工质在制冷装置中应用及自然工质复叠式制冷系统的理论与实验研究。
(2)食品冷链技术本研究方向在传热学、热力学、流体力学及食品学等多学科交叉的基础上,紧紧围绕食品的生产采集、流通与贮藏等环节,主要研究保证食品品质的关键技术及系统和装置的性能优化方法。
18、冷凝温度变化蒸气压缩式制冷系统有何影响?答:当蒸发温度不变时,冷凝温度升高,则节流损失增大,制冷口粮减少,功耗增加,制冷系数降低;冷凝温度下降,则节流损失减小,制冷量增加,功耗减少,制冷系数提高。
19、蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组在运行中若加热蒸汽压力过高会造成什么影响?答:若加热蒸汽压力过高会导致:①易发生结晶故障;②易发生冷剂水的污染;③会加剧溶液的腐蚀性。
27、制冷压缩机在制冷系统中的作用是什么?答:制冷压缩机在制冷系统中对制冷剂蒸气做功,将低温低压蒸气压缩成为高温高压的蒸气,在排入冷凝器中,使制冷剂在常温下冷凝为液体并放出热量,从而使制冷剂的相变可以周而复始地持续进行,以实现将低温物体中的热量向高温物体转移,并能连续不断的进行制冷循环。
37、在制冷系统中节流阀的功能是什么?安装在什么部位?答:节流阀在蒸气压缩式制冷系统的基本设备之一。
节流阀的功能是降压和调节制冷剂的循环流量,可实现制冷量的自动调节,确保制冷剂离开蒸发器有一定的过热度。
节流阀安装在冷凝器和蒸发器之间且靠近蒸发器的制冷剂液体管路上。
76、什么叫压缩机的“液击”?它有什么危害?答:在制冷循环过程中,液体制冷剂进入压缩机被压缩称为“液击”。
液击的危害在于当液体制冷剂进入汽缸被压缩时,其压力瞬间急剧升高,远远超过正常运行时的气体压力冲击排气阀片,很容易击碎阀片损坏压缩机,所以压缩机要特别防止液击。
13、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。
16、吸气过热对蒸汽压缩式制冷循环有何影响?答:吸气过热可提高单位质量制冷量(无效过热除外),同时单位压缩功也相应2增加,对过热有利的制冷剂(如R12、R502等)的制冷系数将提高,而对过热无利的制冷剂(如R717等)则制冷系数降低。
制冷及低温工程授予学位工学硕士学位In the field of refrigeration and low temperature engineering, obtaining a Master's degree in Engineering isa prestigious accomplishment. The program offers a comprehensive study of various topics related to cooling systems, cryogenics, and thermodynamics. Through this degree, students gain advanced knowledge and skills thatare sought after by industries such as food processing, pharmaceuticals, and manufacturing. Graduates from this program possess a strong foundation in the principles of refrigeration and low temperature engineering and are equipped to contribute to the development of innovative solutions in this field.在制冷及低温工程领域,获得工学硕士学位是一个备受赞誉的成就。
该专业提供了对冷却系统、低温技术和热力学等各个相关主题的全面研究。
通过这个学位,学生们可以获得高级知识和技能,这些知识和技能在食品加工、制药和制造等行业中备受青睐。
该专业的毕业生具备扎实的制冷及低温工程原理基础,并有能力为该领域的创新解决方案做出贡献。
The curriculum for this degree program typically consists of both theoretical coursework and practical laboratory experience. Students learn about subjects such as heat transfer, fluid dynamics, refrigeration cycles, cryogenic materials, and energy efficiency. They also gain hands-on experience working with state-of-the-art equipment used in industry settings.这个学位项目的课程设置通常包括理论课程和实践实验室经验两部分。
制冷与低温工程专业就业方向
制冷与低温工程专业毕业生可以有多种就业方向:
1.制冷空调行业:毕业生可以从事制冷空调系统设计、安装、维护与
管理等工作。
例如,可以在空调、冰箱、冷库、制冰机等企业中从事相关
工作。
2.冷链物流行业:毕业生可以从事冷链物流的规划、运营、管理等工作,涉及到冷链物流装备、货物储存、冷藏配送、冷冻加工等方面的技术。
3.医疗行业:毕业生可以从事医疗器械的制造、维护、销售等工作。
例如,可以在医疗器械制造企业、医疗机构等单位工作。
4.能源行业:毕业生可以从事制冷技术在能源行业中的应用。
例如,
可以在液化天然气、石油化工、核电等能源行业中从事相关工作。
5.研究院所与高校:毕业生可以在制冷与低温领域的研究院所与高校
从事科研与教学工作,参与新技术、新产品的研究和开发。
制冷与低温工程实验室安全制度一、加强易燃、易爆、有毒等危险品的保管,梯队或课题组必须落实保管责任人,使用上述物品者必须承担安全使用、转移或保管的责任。
二、加强安全用电的责任心,凡使用电器者,均有安全使用的责任,不得违章用电(使用禁用电器、乱拉电线和超负荷用电)。
三、加强人身安全的防护,对可能危及人身安全的试验,必须落实防范措施,不得单人进行。
四、加强防盗意识和防范措施,不得私配实验室大门钥匙。
节假日期间或晚间需要加班者,进出大门应随手关门。
离开时关好门窗和电源。
五、任何人不得将实验室兼作生活场所,更不得让外来人员在实验室内留宿。
制冷与低温工程实验室安全制度(2)第一章总则第一条为了保证制冷与低温工程实验室的工作环境安全、人身安全和设备安全,制定本实验室安全制度。
第二条本实验室安全制度适用于制冷与低温工程实验室所有工作人员。
第三条实验室工作人员应严格遵守本实验室安全制度,否则将承担相应的法律责任和纪律处分。
第二章安全管理第四条实验室负责人应制定安全管理制度,明确实验室安全管理的目标、职责和分工。
第五条实验室负责人应组织制定实验室安全规程、实验室安全操作规程和实验室事故应急预案,并向实验人员进行培训。
第六条实验人员应按照实验室安全规程和操作规程进行实验,如发现违规行为应及时报告实验室负责人。
第三章实验室人员安全管理第七条实验室负责人应对实验人员进行安全培训,包括实验室安全规程和操作规程的认识和操作方法。
第八条实验人员进入实验室时,应佩戴个人防护装备,包括实验服、实验鞋、安全帽等。
第九条实验人员应保持良好的个人卫生习惯,如洗手、穿戴干净整齐的实验服等。
第十条实验人员应时刻保持警惕,发现实验室内存在的安全隐患应及时报告实验室负责人。
第十一条实验人员应遵守实验室禁止吸烟、禁止使用明火等安全规定,保证实验室内无明火。
第十二条实验人员处理实验废弃物时,应按照相关规定进行分类、包装和处理。
第四章实验设备安全管理第十三条实验设备应定期进行维护保养,发现故障应及时报修,禁止擅自拆卸和更换设备。
制冷与低温工程实验室安全制度一、总则为确保制冷与低温工程实验室(以下简称实验室)的安全运行,保护实验人员的人身安全和财产的安全,维护实验环境整洁,根据国家有关法律法规和学校实验室安全管理规定,特制定本安全制度。
实验室安全制度适用于实验室全体人员,包括教师、研究生、本科生、实验技术人员和保洁人员等。
二、实验室安全管理组织1. 实验室设立安全管理领导小组,由实验室主任、安全负责人、实验技术人员和保洁人员组成。
2. 实验室安全管理领导小组负责实验室安全管理的日常工作,对实验室安全工作进行检查、指导和监督。
3. 实验室安全负责人负责实验室安全管理的具体工作,组织实施实验室安全制度,定期进行安全检查,及时消除安全隐患。
4. 实验室主任负责实验室安全工作的领导,对实验室安全管理负总责。
三、实验室安全教育与培训1. 实验室应定期组织安全教育活动,提高实验人员的安全意识,增强实验人员的安全技能。
2. 新进入实验室的人员必须接受实验室安全培训,经考核合格后方可进入实验室工作。
3. 实验室应定期对实验人员进行安全知识培训,培训内容包括实验室安全法律法规、实验室安全操作规程、实验室应急预案等。
四、实验室安全操作规程1. 实验人员应严格遵守实验室安全操作规程,做到安全第一,预防为主。
2. 实验人员应正确使用实验设备,不得擅自改变设备性能和用途。
3. 实验人员应定期检查实验设备,发现问题及时报告,确保设备安全运行。
4. 实验人员进行实验操作时,应按照实验规程和操作要点进行,不得擅自更改实验方案。
5. 实验过程中产生的废弃物,应按照实验室废弃物处理规定进行分类、收集和处理。
6. 实验结束后,实验人员应做好实验室清理工作,确保实验室整洁、安全。
五、实验室应急预案1. 实验室应制定应急预案,包括火灾、爆炸、泄漏、中毒、触电、机械伤害等可能发生的安全事故。
2. 实验室应急预案应包括应急组织、应急电话、应急设备、应急通道等内容。
3. 实验人员应熟悉应急预案,发生安全事故时,应立即启动应急预案,进行应急处理。
制冷及低温工程硕士生培养方案(专业名称:制冷及低温工程专业代码:080705)一、培养目标培养德智体全面发展的,具有坚实的制冷及低温工程理论基础和系统的专门知识,熟练掌握本学科的实验方法和技能,了解本学科发展前沿和动态,能够独立从事该学科的研究或担负专门技术工作,具有进取、创新、唯实、协同的品德和身心健康的高级科技人才。
二、研究方向1.大型深低温工程技术;2.深低温技术在核聚变研究中的应用;3.大型氦低温系统关键技术研究;4.真空技术。
三、招生对象具有学士学位的大学本科制冷及低温工程及相关专业的毕业生。
四、学习年限三年,其中课程学习时间一年,学位论文时间二年。
五、课程设置1、政治、英语等公共学位课和开题报告等必修培养环节按《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》统一要求。
2、学科基础课、学科专业课和非学位课如下表所列六、学位论文对学位论文的具体要求,按照《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》有关规定执行。
七、答辩和学位授予按《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》的有关规定执行。
电工理论与新技术专业硕士生培养方案(专业名称:电工理论与新技术专业代码:080805)一、培养目标培养德智体全面发展的,具有坚实的电工理论、电气工程和自动化系统的专门知识,掌握本学科的实验方法和技能,了解本学科发展前沿和动态,能够独立从事该学科的研究或担负专门技术工作,具有进取、创新、唯实、协同的品德和身心健康的高级科技人才。
二、研究方向1.脉冲功率技术;2.高功率电力电子,3、自动控制技术。
三、招生对象具有学士学位的大学本科,电气工程,自动化等相关专业的毕业生。
四、学习年限三年,其中课程学习时间一年,学位论文时间二年。
五、课程设置1、政治、英语等公共学位课和开题报告等必修培养环节按《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》统一要求。
2、学科基础课、学科专业课和非学位课如下表所列六、学位论文对学位论文的具体要求,按照《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》有关规定执行。
制冷及低温工程学科一、学科简介制冷及低温工程学科,具有硕士学位和博士学位授予权,依托于“热能与环境工程研究所”和“国家环境保护生态工业重点实验室”,设有“动力工程及工程热物理”一级学科博士点和博士后流动站。
主要研究低温环境的获取理论与方法,工质在低温下的热力学性质及其能量传递机理,制冷装置、气体制备工艺的设计与控制,制冷系统的仿真与优化,以及工业系统中低温余热的回收与利用等。
制冷与低温技术被广泛地应用于工农业生产、国防建设、航天航空、石油化工、汽车,以及食品、药品、医疗设备与空调制冷装备的生产等领域,与人类的生产、生活有着密切的联系。
本学科现有教授5人,其中博士生导师3人,副教授及高级工程师6人,每年招收博士研究生2名左右。
二、培养目标培养德智体全面发展的研究型高级人才,具备良好职业道德、团队意识、拼搏精神和创新能力,具有过硬的专业素质、宽厚坚实的理论基础和系统深入的专业知识;熟悉并掌握制冷与低温工程学科及其相关领域的发展动态和学科前沿,有独立分析能力、科学研究能力、总结归纳能力和组织管理能力,能够在本学科或相关学科前沿领域开展科学研究并取得成果。
博士生在学期间,除了完成论文工作外,还要独立承担部分科研工作、积极参加国内外学术交流以及教学和实验室建设等活动;发表高水平的学术论文,且在国内同行产生一定影响;外语、计算机、实验技能和应用写作水平达到博士毕业生要求。
三、学习年限及学分要求全日制攻读博士学位,学习年限3年,总学分不少于10学分;在职攻读博士学位,学习年限4年,总学分不少于10学分。
四、研究方向1 余热回收制冷技术与装备2 热泵技术3 冷冻干燥原理与技术4 制冷系统的仿真与优化五、课程设置与学分六、学位论文要求1.文献阅读和调研课程学习在第一学期进行并修满学分,同时开始文献阅读、调查研究等工作,确定论文研究方向。
2.论文的选题和开题选题结合科研实际,具有理论意义和实用价值,按要求及时完成并提交文献综述报告、论文开题报告和论文工作计划。
第一章制冷的热力学基础1、分析高低温热源温度变化对逆向卡诺循环制冷系数的影响。
答:制冷系数与低温热源的温度成正比,与高低温热源的温差成反比。
当高低温热源的温度一定时,制冷系数为定值。
制冷系数与制冷剂的性质无关。
2、比较制冷系数和热力完善度的异同。
答:制冷系数与热力完善度的异同:1.两者同为衡量制冷循环经济性的指标;2.两者定义不同。
制冷系数为制冷循环总的制冷量与所消耗的总功之比。
热力完善度为实际循环的制冷系数与工作于相同温度范围内的逆向卡诺循环的制冷系数之比。
3.两者的作用不同。
制冷系数只能用于衡量两个工作于相同温度范围内的制冷循环的经济性,热力完善度可用于衡量两个工作于不同温度范围内的制冷循环的经济性。
4.两者的数值不同。
制冷系数一般大于1,热力完善度恒小于1。
第二章制冷剂、载冷剂及润滑油1、为下列制冷剂命名:(1)CCI2F2:R12 (2)CO2 :R744 (3)C2H6 :R170 (4)NH3 :R717 (5)CBrF3:R13 (6)CHCIF2 :R22 (7)CH4 :R50 (8)C2H4:R150 (9)H2O :R718 (10)C3H6 R270 2、对制冷剂的要求有哪几方面?答:1、热力学性质方面(1)在工作温度范围内,要有合适的压力和压力比。
即:PO>1at,PK不要过大。
(2)q0和qv要大。
(3)w和wv(单位容积功)小,循环效率高。
(4)t排不要太高,以免润滑油粘度降低、结焦及制冷剂分解。
2、迁移性质方面(1)粘度及密度要小,可使流动阻力减小,制冷剂流量减小。
(2)热导率3、物理化学性质方面(1)无毒,不燃烧,不爆炸,使用安全。
(2)化学稳定性和热稳定性好,经得起蒸发和冷凝的循环变化,不变质,不与油发生反应,不腐蚀,高温下不分解。
(3)对大气环境无破坏作用,即不破坏臭氧层,无温室效应。
4、其它原料来源充足,制造工艺简单,价格便宜。
要大,可提高换热器的传热系数,减小换热面积。
3、简述对制冷剂热力学方面的要求。
(1)在工作温度范围内,要有合适的压力和压力比。
即:PO>1at,PK不要过大。
(2)q0和qv要大。
(3)w和wv(单位容积功)小,循环效率高。
(4)t排不要太高,以免润滑油粘度降低、结焦及制冷剂分解。
4、简述对制冷剂物理化学性质方面的要求。
(1)无毒,不燃烧,不爆炸,使用安全。
(2)化学稳定性和热稳定性好,经得起蒸发和冷凝的循环变化,不变质,不与油发生反应,不腐蚀,高温下不分解。
(3)对大气环境无破坏作用,即不破坏臭氧层,无温室效应。
5、简述氨制冷剂的性质。
1)、热力参数t临=133.0℃;t凝=-77.9 ℃;ts=-33.3 ℃。
温度和压力范围适中。
1at下,r=23343KJ/Kmol=1373KJ/Kg;qv标=2161KJ/m32)、对人体有较大的毒性,有强烈的刺激性气味。
当氨蒸汽在空气中的容积浓度达到(0.5~0.6)%时,人在其中停留半小时即可中毒。
3)、有一定的燃烧性和爆炸性。
空气中的容积浓度达到(11~14)%时,即可点燃;达到(16~25)%时,可引起爆炸。
要求车间内工作区域氨蒸汽的浓度不大于0.02mg/L。
4)、能以任意比例与水相互溶解。
但其含水量不得超过0.2%。
5)、与油溶解度很小。
6)、氨对钢、铁不起腐蚀作用,但当含有水分时,会腐蚀锌、铜、青铜及其它铜合金,磷青铜除外。
7)、不影响臭氧层,制造工艺简单,价格低廉,容易获得。
6、简述氟里昂制冷剂的共同性质。
1)同种烃类的衍生物分子式中含有氢原子的个数越少,其燃烧性和爆炸性越小;含氯原子的个数越少,其毒性及腐蚀性越小。
2)、腐蚀性与水作用会慢慢发生水解,腐蚀含镁量大于2%的镁、铝、锌合金。
3)、与水不溶。
4)、能溶解有机塑料及天然橡胶。
5)、绝热指数较氨小,t排低。
6)、无毒,但当空气中含量超过30%时,人在其中停留1小时会引起窒息。
7)、不太易燃,但遇到400℃以上的明火,也会点燃。
(R12会分解出有毒的光气)8)、无色无味,泄漏时不易被发现。
11、共沸混合制冷剂有哪些特点?1)、在一定的蒸发压力下蒸发时,具有几乎不变的蒸发温度,而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低。
2)、在一定的蒸发温度下,共沸混合制冷剂的单位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的单位容积制冷量要大。
3)、共沸混合制冷剂的化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。
4)、在全封闭和半封闭式制冷压缩机中,采用共沸混合制冷剂可使电机得到更好的冷却,电机温升减小。
12、简述对载冷剂选择的要求。
1)、载冷剂在工作温度下应处于液体状态,其凝固温度应低于工作温度,沸点应高于工作温度。
2)、比热容要大。
3)、密度要小。
4)、粘度小。
5)、化学稳定性好,在工作温度下不分解,不与空气中的氧气起化学变化,不发生物理化学性质的变化。
6)、不腐蚀设备和管道。
7)、载冷剂应不燃烧、不爆炸、无毒,对人体无害。
8)、价格低廉,易于获得,对环境无污染。
第三章单级压缩蒸汽制冷循环1、画出最简单的蒸汽压缩式制冷循环的系统图、lgp-h图及T-S图。
2、单级理论循环有哪些假设条件?•答:单级理论循环是建立在以下一些假设的基础上的:•1、压缩过程为等熵过程;•2、在冷凝器和蒸发器中无换热温差,蒸发、冷凝温度为定值;•3、压缩机吸气为饱和气体,节流阀前为饱和液体;•4、制冷剂在管道内流动时无阻力损失,与外界无热交换;•5、节流过程为绝热节流,节流前后焓值相等3、分析节流阀前液体过冷对循环的影响。
答:节流阀前液体过冷,提高了循环的制冷系数,即提高了循环的经济性。
4、分析压缩机吸气过热对循环的影响。
答:吸气过热包括有效过热和无效过热。
对有效过热循环,循环的ε′与无过热循环的ε0比较大小取决于△q0/ △w0的大小。
如△q0/ △w0>ε0,则过热有利;△q0/ △w0<ε0 ,则过热不利。
无效过热使循环的制冷系数减小,经济性变差。
8、简述实际循环与理论循环的差别。
答(1)流动过程存在阻力损失;(2)制冷剂流经管道及阀门时与环境介质之间有热交换,尤其是节流阀以后,制冷剂温度降低,热量会从环境介质传给制冷剂,导致漏热,引起冷量损失。
(3)热交换器中存在换热温差。
9、分析吸入管道阻力对循环的影响。
答:吸入管道—从蒸发器出口到压缩机吸入口之间的管道称为吸入管道。
吸入管道的压力降,会使吸气压力降低,引起:a、吸气状态的比体积增大,单位容积制冷量减小;b、压力比增大,压缩机的容积效率降低,理论比功增大。
结果导致制冷系数下降。
第四章两级压缩和复叠制冷循环1、简述采用两级压缩和复叠式制冷循环的原因。
答:1、单级压缩蒸汽制冷循环压缩比的限制tK一定,t0降低,会使P0降低,导致压缩比增大,引起以下变化:⑴压缩机的容积效率降低,实际输气量减小,机器制冷量降低。
⑵压缩机排气温度升高,导致:①润滑条件恶化;②润滑油炭化,积炭堵塞油路;③润滑油挥发量增大,油进入系统,在换热器表面形成油膜,影响传热;④润滑油及制冷剂分解产生不凝性气体,影响系统。
⑶压缩过程偏离等熵过程更大,使压缩机功耗增大。
⑷节流压差大,使节流损失增大,节流后制冷剂干度增大,制冷量减小。
2、 画出一次节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环的系统图、lgp-h 图,标明图中各设备的名称,分析其循过程和各部分的循环量3、 简述提高复叠式制冷循环性能指标的措施。
1、合理的温差取值低温下传热温差对循环性能的影响尤其重要。
蒸发器的传热温差一般不大于5 ℃,冷凝蒸发器的传热温差一般为5~10 ℃,通常取△t= 5 ℃。
2、设置低温级排气冷却器其目的在于减小冷凝蒸发器热负荷,提高循环效率。
按其蒸发温度和制冷剂不同,循环的制冷系数可提高7%~18%,压缩机总容量可减小6%~12%。
3、采用气-气热交换器气-气热交换器是用于将低温级排气与蒸发器的回气间进行热交换,以提高低温级压缩机的吸气温度,达到降低压缩机的排气压力,改善压缩机工作条件,减小冷凝-蒸发器热负荷的目的。
4、设置气-液热交换器(回热器)将蒸发器的回气与冷凝器出液之间进行热交换,使蒸发器的回气过热,冷凝器出液过冷。
高低温级均设。
可使循环的单位制冷量增大,同时增加压缩机的吸气过热,改善压缩机的工作条件。
压缩机吸入蒸汽的过热度应控制在12~63 ℃,蒸发温度高时取小值,低时取大值。
在使用气-液热交换器尚不能达到上述过热度要求时,可加一个气-气热交换器配合使用。
5、低温级设置膨胀容器6、复叠式循环系统的启动特性低温级系统停机时,制冷剂处于超临界状态,装置启动时,应先启动高温级,使低温级制冷剂在冷凝蒸发器内得以冷凝,使低温级系统内平衡压力逐渐降低。
当其冷凝压力不超过16×102时,可启动低温级。
在低温级系统设置膨胀容器的情况下,高温级和低温级可以同时启动。
第五章 其它制冷循环1、对吸收式制冷系统使用的工质对有何要求?答:吸收式制冷机的工质通常是采用两种不同沸点的物质组成的二元溶液,以低沸点(或易挥发)组分为制冷剂,高沸点组分为吸收剂,两组分统称“工质对”。
最常用的工质对有溴化锂水溶液和氨水溶液。
1、对工质对的要求⑴两组分要能形成溶液,且为非共沸溶液;⑵吸收剂要有强烈的吸收制冷剂的能力;⑶两者沸点相差要大,高沸点的为吸收剂,低沸点的为制冷剂;⑷吸收剂的热导率要大,密度、粘度、比热容要小,化学稳定性要好,无毒,不燃烧、不爆炸,对金属材料的腐蚀性要小;⑸对制冷剂的要求与蒸汽压缩式循环相同。
2、吸收式制冷机中使用的工质对按其中制冷剂的不同如何分类?分别适用于何种场合?答:按工质对中制冷剂的不同,大致可分为四类:⑴以水为制冷剂的工质对。
只能用于工作于0℃以上的吸收式制冷机。
以H2O-LiBr的应用最为广泛。
⑵以氨为制冷剂的工质对最常用的是NH3-H2O工质对,水为吸收剂,氨为制冷剂,水具有强烈的吸收氨的能力。
适用于工作温度0℃以下的吸收式制冷机。
但两者沸点相差不大,需采用精馏技术提高氨蒸汽的纯度。
⑶以醇为制冷剂的工质对甲醇类工质对—化学性质稳定,热物性好,对金属无腐蚀。
溶液密度小,蒸汽压力高,气相中混有吸收剂,可燃,粘度大,工作范围窄。
⑷以氟利昂为制冷剂的工质对适用于工作温度在0 ℃以下的太阳能吸收式制冷机。
无毒、无腐蚀、化学性质稳定。
高发生温度,低冷凝温度时用R22-DMF(三甲替甲酰胺);3、简述吸收式制冷机的工作原理。
答:吸收式制冷循环也和蒸汽压缩式制冷循环一样,利用液体的汽化潜热制冷。
蒸汽压缩式制冷循环—以机械功为代价;吸收式制冷循环—以热能为动力。
吸收式制冷机由发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、节流阀和溶液泵等设备组成。
发生器、吸收器和溶液泵—起着替代压缩机的作用,称热化学压缩器。
4、简述溴化锂吸收式制冷机的防腐蚀措施。