FE第七章制冷分析

制冷原理及设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解制冷原理的基本概念，掌握制冷循环的基本过程。

2. 学习制冷设备的主要组成部分及其功能，理解不同设备的工作原理。

3. 掌握制冷剂的选择原则，理解其对制冷效果的影响。

技能目标：1. 能够分析制冷循环中各个组件的作用，绘制简单的制冷循环图。

2. 能够运用所学知识，解释实际制冷设备中的常见问题，并提出解决方案。

3. 能够运用制冷剂的特性表，选择合适的制冷剂应用于特定制冷设备。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对制冷技术领域的兴趣，激发其探索科学技术的热情。

2. 增强学生的环保意识，理解制冷剂对环境的影响，培养其选择环保制冷剂的责任感。

3. 培养学生的团队协作精神，通过小组讨论和实验，学会与他人合作共同解决问题。

课程性质：本课程为应用科学课程，结合理论教学和实践操作，旨在使学生掌握制冷原理及设备的基本知识。

学生特点：学生处于好奇心强、动手能力逐渐增强的阶段，对实际应用有较高的兴趣。

教学要求：注重理论与实践相结合，提供丰富的实例和实验操作，使学生在实际情境中理解和应用制冷原理。

教学过程中，鼓励学生提问、讨论，培养其独立思考和解决问题的能力。

通过课程目标的分解与实现，为学生提供明确的学习方向和成果评估标准。

二、教学内容1. 制冷原理概述- 制冷的基本概念与制冷循环- 制冷剂的物性与选择原则2. 制冷设备结构与工作原理- 压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等主要组件的结构与功能- 不同类型制冷设备的优缺点及应用场景3. 制冷循环的实际应用- 热泵原理及其在空调、热水器等设备中的应用- 冷链设备中的制冷技术，如冷藏、冷冻等4. 制冷设备的维护与故障处理- 制冷设备常见故障分析及解决方案- 制冷设备的日常维护方法与注意事项5. 环保制冷剂的应用与发展趋势- 环保制冷剂的种类及其特性- 制冷剂替代技术的发展趋势与环保要求教学内容安排与进度：第一周：制冷原理概述，制冷剂的基本概念第二周：制冷设备结构与工作原理，分析主要组件的功能第三周：制冷循环的实际应用，探讨热泵技术及其应用第四周：制冷设备的维护与故障处理，分析常见问题及解决方法第五周：环保制冷剂的应用与发展趋势，关注制冷行业的发展动态教学内容与教材关联性：本教学内容基于教材中关于制冷原理及设备的相关章节，结合实际应用和环保要求，对教材内容进行梳理和拓展，确保学生掌握制冷技术的基本知识和实际应用能力。

第七章思考题1.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结?膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？ 答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结，膜状凝结的主要热阻在液膜层，凝结液体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结。

2．在努塞尔关于膜状凝结理论分析的8条假定中，最主要的简化假定是哪两条?答：第3条，忽略液膜惯性力，使动量方程得以简化；第5条，膜内温度是线性的，即 膜内只有导热而无对流，简化了能量方程。

3．有人说，在其他条件相同的情况下．水平管外的凝结换热一定比竖直管强烈，这一说法一定成立？答；这一说法不一定成立，要看管的长径比。

4．为什么水平管外凝结换热只介绍层流的准则式？常压下的水蒸气在10=-=∆w s t t t ℃的水平管外凝结，如果要使液膜中出现湍流，试近似地估计一下水平管的直径要多大? 答：因为换热管径通常较小，水平管外凝结换热一般在层流范围。

对于水平横圆管：()r t t dh R w s e ηπ-=4()4132729.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=w s t t d gr h ηλρ临界雷诺数()()1600161.9Re 434541324343=-=rg t t dw s c ηλρ由100=s t ℃,查表：kg kJ r /2257= 由95=p t ℃，查表：3/85.961m kg =ρ ()K m W ∙=/6815.0λ()s m kg ∙⨯=-/107.2986η ()()mg t t rd w s 07.23.976313235=-=λρη即水平管管径达到2.07m 时，流动状态才过渡到湍流。

5．试说明大容器沸腾的t q ∆~曲线中各部分的换热机理。

6．对于热流密度可控及壁面温度可控的两种换热情形，分别说明控制热流密度小于临界热流密度及温差小于临界温差的意义，并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例。

答：对于热流密度可控的设备，如电加热器，控制热流密度小于临界热流密度，是为了防止设备被烧毁，对于壁温可控的设备，如冷凝蒸发器，控制温差小于临界温差，是为了防止设备换热量下降。

制冷循环原理蒸气紧缩式制冷原理若是制冷工质的状态转变跨越液、气两态，那么制冷循环称为蒸气紧缩制冷循环。

蒸气紧缩制冷装置是目前利用最普遍的一种制冷装置，绝大多数家用冰箱、空调机、冷柜等都是采纳蒸气紧缩式制冷。

单级蒸气紧缩制冷循环分析家用冰箱、空调机、冷柜等制冷装置的功能、结构形式、整体布局尽管不同，其要紧部件都包括紧缩机、冷凝器、膨胀阀（或称节流阀）和蒸发器四部份。

通过简化如图3-1所示。

图3-1是蒸气紧缩制冷装置制冷循环示用意。

其工作循环如下：通过膨胀阀（毛细管）绝热节流，降压降温至状态4的湿蒸气进入蒸发器（冷库），进行定压蒸发吸热，离开蒸发器时已成为干饱和蒸气；从蒸发器出来的状态1的干饱和蒸气被吸入紧缩机进行紧缩，升压、升温至过热蒸气状态2；进入冷凝器，进行定压放热，凝结为液体3；从冷凝器出来的液体通过膨胀阀（毛细管）节流降压至湿蒸气状态4进入蒸发器（冷库），从而完成了一个循环4-1-2-3-4。

蒸气紧缩式制冷循环可归纳为四个进程。

①蒸发进程4-1 低温低压的液体制冷剂从冷库中以汽化潜热方式吸收被冷却物热量后，变成低温低压的制冷剂蒸气。

②紧缩进程1-2 为了维持必然的蒸发温度，制冷剂蒸气必需不断地从蒸发器引出，从蒸发器出来的制冷剂蒸气被紧缩机吸入并被紧缩成高压气体，且由于在紧缩进程中，紧缩机要消耗必然的机械功，机械能又在此进程中转换为热能，因此制冷剂蒸气的温度有所升高，制冷剂蒸气呈过热状态。

③冷凝进程2-3从制冷紧缩机排出的高温高压过热的制冷剂蒸气，进入冷凝器后受到冷却物（如冷却水、空气等）的冷却而变成液体。

④节流进程3-4从冷凝器出来的制冷剂液体通过降压设备（如节流阀、膨胀阀等）减压到蒸发压力。

节流后的制冷剂温度也下降到蒸发温度，并产生部份闪蒸气体。

节流后的气液混合物进入蒸发器进行蒸发进程。

上述四个进程依次不断进行循环，从而达到持续制冷的目的。

单级紧缩式制冷循环在压-焓图上的表示单级紧缩式制冷循环要紧由紧缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四大件所组成，这四大件由管道连接起来，便组成了一个最简单的制冷系统（如图3-1所示）。

制冷系统调整工作规程第一章总则第一条根据国家相关法律法规以及行业标准，本规程制定。

第二条本规程适用于制冷系统调整工作。

第三条制冷系统包括空调系统、冷冻系统、制冷设备等。

第四条制冷系统调整工作是指对制冷系统进行性能测试、运行参数调整、故障排查和维修等工作。

第二章工作流程第一节任务接派第五条制冷系统调整任务由管理部门根据工作情况进行分派。

第六条制冷系统调整工作应事先对设备进行必要的检查，确定问题和调整目标。

第二节调整方案制定第七条制冷系统调整工作应制定调整方案，包括调整的具体步骤、方法和参数等。

第八条调整方案需经相关部门审核，确认后方可执行。

第三节调整工作实施第九条调整工作应现场进行，调整前应确认设备正常运行，确保安全。

第十条调整过程中应按照调整方案进行操作，严禁随意变更参数。

第十一条调整过程需记录各项参数值和调整步骤，确保调整结果可追溯。

第十二条调整完成后应进行性能测试，确认调整效果。

第四节故障排查和维修第十三条若调整过程中发现设备故障，应及时进行排查和维修。

第十四条对于不能及时修复的故障，需及时报告上级领导，并采取相应措施保障设备运行。

第十五条维修完成后应进行设备的功能性、安全性等测试，确保故障得到解决。

第三章工作要求第十六条调整工作人员应具备相关的技能和知识，经过培训合格后方可上岗。

第十七条调整工作应严格按照规程和标准操作，确保设备调整合理、正常运行。

第十八条调整过程中应加强沟通与协作，与设备相关人员密切配合，确保工作顺利进行。

第十九条调整工作应按照时间节点完成，确保任务及时交付。

第四章工作责任第二十条调整工作责任由管理部门负责，包括任务分派、调整方案审核等。

第二十一条调整工作人员应对设备调整过程和结果负责，保证调整质量。

第二十二条设备管理人员应进行设备检查和运行状态评估，及时发现问题并采取措施。

第五章安全保障第二十三条调整工作需严格按照安全操作规程进行，确保工作人员安全。

第二十四条调整现场应进行安全检查，确保设备和人员安全。

思考题1．什么是制冷？制冷技术领域的划分。

答：用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体冷却，温度降到环境温度以下，并保持这个温度。

120k以上，普通制冷120-20K深度制冷20-0.3K低温制冷0.3K以下超低温制冷2．了解各种常用的制冷方法。

答：1、液体气化制冷：利用液体气化吸热原理。

2、气体膨胀制冷：将高压气体做绝热膨胀，使其压力、温度下降，利用降温后的气体来吸取被冷却物体的热量从而制冷。

3、热电制冷：利用某种半导体材料的热电效应。

4、磁制冷：利用磁热效应制冷3．液体气化为什么能制冷？蒸气喷射式、吸附式属于哪一种制冷方式？答：液体气化液体汽化时，需要吸收热量；而吸收的热量是来自被冷却对象，因而被冷却对象变冷。

蒸气喷射式、吸附式属于液体气化制冷4．液体气化制冷的四个基本过程。

答：压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程5．热泵及其性能系数。

答：热泵:以环境为低温热源，利用循环在高温下向高温热汇排热，收益供热量，将空间或物体加热到环境温度以上的机器。

用作把热能释放给物体或空间，使之温度升高的逆向循环系统称作热泵。

（当使用目的是向高温热汇释放热量时，系统称为热泵。

）热泵的性能系数COP=Qa/W供热量与补偿能之比。

6．制冷循环的热力学完善度，制冷机的性能系数COP答：1、循环效率（热力学完善度）:说明制冷循环与可逆循环的接近程度。

热力完善度愈大，表明该实际制冷循环热力学意义上的损失愈小，因此循环的经济性必然俞高。

定义：一个制冷循环的性能系数COP与相同低温热源、高温热汇温度下可逆循环的性能系数之比COPc 0< ∩=COP/COPc <1完美DOC格式整理2、制冷机的性能系数:COP=Q/W7．单级蒸气压缩制冷循环的四个基本部件答：压缩机：①提高制冷剂的压力；②形成输送制冷剂的动力冷凝器：制冷剂高压蒸气与环境温度介质充分热交换膨胀阀: ①使高压常温制冷剂节流膨胀降压；②调节进入蒸发器的制冷剂流量蒸发器: 提供低压制冷剂与冷却空间充分热交换的场所，使制冷剂不断吸热汽化。

热工基础第7章课后答案第七章思考题1. 什么情况下必须采用多级压缩？多级活塞式压缩机为什么必须采用级间冷却？答：为进一步提高终压和限制终温,必须采用多级压缩。

和绝热压缩及多变压缩相比，定温压缩过程，压气机的耗功最小，压缩终了的气体温度最低，所以趋近定温压缩是改善压缩过程的主要方向，而采用分级压缩、中间冷却是其中一种有效的措施。

采用此方法，同样的压缩比，耗功量比单级压缩少，且压缩终温低，温度过高会使气缸里面的润滑油升温过高而碳化变质。

理论上，分级越多，就越趋向于定温压缩，但是无限分级会使系统太复杂，实际上通常采用2－4级。

同时至于使气缸里面的润滑油升温过高而碳化变质,必须采用级间冷却。

2. 从示功图上看，单纯的定温压缩过程比多变或绝热压缩过程要多消耗功，为什么还说压气机采用定温压缩最省功？答：这里说的功是技术功，而不是体积功，因为压缩过程是可看作稳定流动过程，不是闭口系统，在p-v图上要看吸气、压缩和排气过程和p轴围成的面积，不是和v轴围成的面积。

3. 既然余隙不增加压气机的耗功量，为什么还要设法减小它呢？答：有余隙容积时，虽然理论压气功不变，但是进气量减少，气缸容积不能充分利用，当压缩同量的气体时，必须采用气缸较大的机器，而且这一有害的余隙影响还随着增压比的增大而增加，所以应该尽量减小余隙容积。

4. 空气压缩制冷循环能否用节流阀代替膨胀机，为什么？答：蒸汽制冷循环所以采用节流阀代替膨胀机，是因为液体的膨胀功很小，也就是说液体的节流损失是很小的，而采用节流阀代替膨胀机，成本节省很多，但是对于空气来说，膨胀功比液体大的多，同时用节流阀使空气的熵值增加很大，从T-s图上可以看出，这样使吸热量减少，制冷系数减少。

5. 绝热节流过程有什么特点？答：缩口附近流动情况复杂且不稳定，但在缩口前后一定距离的截面处，流体的流态保持不变，两个截面的焓相等。

对于理想气体，绝热节流前后温度不变。

6. 如图7-15(b)所示，若蒸汽压缩制冷循环按122 351 运行，循环耗功量没有变化，仍为h2 h1，而制冷量则由h1 h4增大为h1 h5,这显然是有利的，但为什么没有被采用？答：如果按122 351运行，很难控制工质状态，因此采用节流阀，经济实用。

总结制冷原理的步骤与方法
制冷原理的步骤与方法可以总结为以下几点：
1. 压缩：制冷系统中的压缩机会将制冷剂从低压态压缩成高压态，从而提高其温度和压力。

2. 冷凝：高压高温的制冷剂进入冷凝器，在冷凝器中与外部环境的热交换，冷凝剂的温度和压力降低，从而使其转化为高压液体。

3. 膨胀：高压液体制冷剂通过膨胀阀（节流装置）进入蒸发器，由于膨胀过程中的急剧降压，制冷剂的温度也会急剧降低，转化为低温低压的蒸发气体。

4. 蒸发：在蒸发器中，低温低压的制冷剂与外界的热量进行吸收，从而从蒸发器中的冷媒盘管内部吸收热量，使其完全蒸发，从而完成制冷作用。

制冷原理的方法包括：
1. 压缩循环制冷：利用压缩机将制冷剂压缩，提高其温度和压力，再通过冷凝器、膨胀阀和蒸发器等元件实现热量的传递和转换，完成制冷作用。

2. 吸收式制冷：利用吸收剂和制冷剂的相互作用，在吸收剂中实现制冷剂的溶解和析出，通过加热、冷凝、蒸发等过程完成制冷作用。

3. 热泵制冷：通过热泵的工作原理，将低温热量从低温环境提取，经过压缩和热交换等过程，提高温度并释放高温热量，从而实现制冷或供暖效果。

4. 蒸发冷却：利用蒸发过程中的吸热效应，将水或其他液体转化为蒸汽，从而达到降低温度的目的。

此方法常用于空调、冷藏等领域。