制冷原理期末复习

制冷：制冷作为一种科学是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体冷却，使其温度降到环境温度以下，并保持这个温度。

制冷系数：以机械能或电能为补偿能进行能量转换的经济性指标；热力系数：以热能为补偿能进行能量转换的经济性指标。

热力完善度：实际制冷循环与可逆制冷循环的接近程度。

单位质量制冷量：表示1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物体吸取的热量。

单位容积制冷量：表示压缩机每吸入1m³制冷剂蒸气（按吸气状态记）所制取的冷量。

理论比功压缩机每压缩并输送1kg制冷剂所消耗的功。

冷凝单位热负荷：1kg制冷剂蒸气在冷凝器中放出的热量。

无效过热:由蒸发器出来的低温制冷剂蒸气,在通过吸入管道进入压缩机之前,从周围环境中吸取热量而过热,但它并没有对被冷却物体产生任何制冷效应，这种过热称为“无效”过热。

有效过热：如果吸入蒸气的过热发生在蒸发器本身的后部，或者发生在安装于被冷却室内的吸气管道上，或者发生在两者皆有的情况下，那么，由于过热而吸收的热量来自被冷却物，因而产生了有用的制冷效果，这种过热称为“无效”过热。

镀铜现象：氟里昂与润滑油的混合物能够溶解铜，被溶解的铜离子随着制冷剂循环再回到压缩机并与钢或铸铁件相接触时，又会析出并沉积在这些钢铁构件表面上，形成一层铜膜。

膨润作用：氟里昂使高分子化合物变软，膨胀和起泡。

共沸混合制冷剂：有两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成，在汽化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分始终保持相同，在一定压力下发生相变时，对应的温度始终保持不变。

非共沸混合制冷剂：有两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成，在汽化或液化过程中，蒸气成分与溶液成分不断变化，在一定压力下发生相变时，对应的温度也不断变化。

中间完全冷却：将低压级排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。

中间不完全冷却：低压级排气虽经冷却，但并未冷到饱和蒸气状态。

两级节流循环：将高压液体先从冷凝压力P k 节流到中间压力P m，然后再由P m节流降压至蒸发压力P0。

一级节流循环：制冷剂液体由冷凝压力Pk直接节流至蒸发压力P0。

回热：在系统中增加一个气—液热交换器（又称回热器），使节流前的液体和来自蒸发器的低温蒸气进行内部热交换，制冷剂液体过冷，低温蒸气有效过热。

液化段作用：使蒸发器内保持一定的低压力；使在蒸发器中汽化了的制冷剂液化，重新流回：制冷液体降压。

蒸气喷射式制冷机特点：以热能为补偿能量形式，结构简单，加工方便，没有运动部件，使用寿命长。

吸附剂-制冷剂工质对：a物理吸附：沸石—水，硅胶—水，活性炭—甲醇；b化学吸附：氯化物—氨。

常用载冷剂：空气，水，无机盐水溶液，有机载冷剂氟里昂和烷烃类通式CmH2m+2，CmHnFxClyBrz简写符号为R（m-1）（n+1）（x）B(z) (其中若m-1=0不写出但x=0时要写出) 可逆制冷机的性能系数式子表明①在恒温热源和热汇间工作的可逆制冷机，其性能系数只与热源和热汇温度有关，与制冷机使用的制冷剂性质无关②COP的值与热源和热汇温度的接近程度有关，Tc与Ta越接近，COPc越大；反之COPc越小。

实际制冷机性能参数COP随热源温度的变化趋势与可逆制冷机是一致的。

补充：热源温度对COPc影响更大，可以分别求偏倒得出。

实现过冷的方法：①利用冷凝器②利用增加再冷却器（过冷器）③利用回热在过热区内为有效过热的有：CO2、R502、C3H8、R12，无效过热的有R11、R22、NH3 对于氨制冷剂要设油分离器，不允许用铜件。

膨胀机构分类①手动膨胀阀②热力膨胀阀③热电膨胀阀④毛细管用于家用冰箱⑤浮球调节阀蒸发器主要分三类：满液式蒸发器，干式蒸发器，再循环式蒸发器。

干式蒸发器：制冷剂在管内一次完全汽化的增发器。

分为冷却液体型和冷却空气型两种。

再循环式蒸发器：其中制冷剂需经过几次循环才能完全汽化。

对于重力型的，其气液分离器应设置在顶部。

用泵循环的话就不一定这样布置。

满液式蒸发器：制冷剂在管外蒸发，液体载冷剂在管内流动冷却。

冷凝器：空气冷却式冷凝器，水冷式冷凝器，蒸发式冷凝器。

1.蒸气压缩式制冷系统：工质在蒸发器内与被冷却对象发生热量交换，吸收被冷却对象的热量并汽化，产生的低压蒸气被压缩及吸收，压缩后以高压排出。

压缩过程需要消耗能量。

压缩机排出的高温高压气态工质在冷凝器内被常温冷却介质（水或空气）冷却，凝结成高压液体，高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温湿蒸气，进入蒸发器，其中的低压液体在蒸发器中汽化制冷。

如此周而复始。

2.蒸气吸收式制冷系统的工作过程：吸收器中形成的制冷剂与吸收剂的浓溶液用溶液泵提高压力后送入发生器，在发生器中浓溶液被加热至沸腾，产生的蒸气先经过精馏，得到几乎是纯制冷剂的蒸气，然后进入冷凝器，凝结成高压液体，高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温湿蒸气，进入蒸发器，其中的低压液体在蒸发器中汽化制冷，产生的低压蒸气被吸收器吸收。

在发生器中形成的稀溶液通过热交换器返回吸收器。

为了保持发生器和吸收器之间的压力差，在两者的连接管道上安装了节流元件。

3.蒸气喷射式制冷系统的工作过程：用锅炉产生高温高压工作蒸气。

工作蒸气进入喷嘴，膨胀并以高速流动。

于是在喷嘴出口处造成很低的压力，这就为蒸发器中水在低温下气化创造了条件。

由于水汽化时需从未汽化的水中吸收潜热，因而使未汽化的水温度降低，这部分低温水便可用于空气调节或其他生产工艺。

蒸发器中产生的制冷剂蒸气与工作蒸气在喷嘴出口处混合，一起进入扩压器，在扩压器中由于流速降低而使压力升高，高压蒸气在冷凝器内被外部冷却水冷却变为液态水。

液态水再由冷凝器引出，分两路：一路经过节流元件降压后送回蒸发器继续蒸发制冷；另一路用泵提高压力后送往锅炉，重新加热产生工作蒸气。

4.沸石-水吸附制冷过程：白天，吸附床受日照加热，沸石温度升高，产生解吸作用，从沸石中脱附出水蒸气，系统内的水蒸气压力上升，达到与环境压力对应的饱和温度时，水蒸气在冷凝器中凝结，同时放出潜热，冷凝水储存在蒸发器中。

夜间，吸附床冷下来，沸石温度逐渐降低，吸附水蒸气的能力逐渐提高，造成系统内气体压力降低，同时蒸发器中的水不断蒸发出来，用以补充沸石对水蒸气的吸附，产生制冷效应。

5.试比较性能系数与循环效率：性能系数COP和循环效率η都是反映循环经济型的指标，但二者的含义不同。

COP反应制冷循环中收益能与补偿能在数量上的比值，不涉及二者的能量品味。

COP的数值可能大于1、小于1或等于1。

COP的大小，对于实际制冷机来说，与工作温度，制冷剂性质和制冷机各组成部件的效率有关，因而用COP的大小来比较两台实际制冷剂的循环经济性时，必须是同类制冷机，并以相同的热源和热汇条件为前提。

而η则反映制冷机循环臻于热力学完善（可逆循环）的程度。

用η作评价指标时，任意两台制冷机再循环的热力学经济性方面具有可比性（无论它们是否是同类机，也无论他们的热源条件相同或是不同）。

12.不凝性气体对循环性能的影响：使冷凝器内的压力升高，导致压缩机排气压力升高，比功增加，性能系数下降，压缩机容积效率降低，应及时排除。

7.液体过冷对循环性能的影响：由于单位制冷量的增加，对给定的制冷量Φ0，过冷循环所需要的制冷剂质量流量q m将小于理论循环的质量流量。

考虑到两个循环的压缩机吸入状态相同，因而压缩机的容积流量q v同样也是过冷循环小于理论循环，由于两个循环中压缩机的进出口状态相同，因此两个循环的比功相同，这就意味着过冷循环中单位制冷量的增加使性能系数也增加。

8.试比较过热循环与理论循环：①过热循环中压缩机的排气温度比理论循环的排气温度高②过热循环的比功大于理论循环比功③由于过热循环在过热过程中吸收了一部分热量，再加上比功又稍有增加，因此每千克制冷剂在冷凝器中排出的热量较理论循环大④相同压力下，温度升高时，过热蒸气的比体积要比饱和蒸气的比体积大，这意味着对每千克制冷剂而言，将需要更大的压缩机容积。

9.蒸气过热对循环性能的影响：对于无效过热，循环的单位制冷量和运行在相同冷凝温度和蒸发温度下的理论循环的单位制冷量是相等的，但由于蒸气比体积的增加使单位容积制冷量减少，对给定压缩机而言，它将导致循环制冷量的降低。

由于循环比功的增加，性能系数下降，有效过热使循环的单位制冷量增加，但由于吸入蒸气的比体积也随吸入温度的增加而增加，故过热循环的单位容积制冷量可以增加，也可以减少，这与制冷剂本身的特性有关。

10.回热对循环性能的影响：采用回热循环后性能系数可以增加，也可以减少，它的变化规律与有效果热对单位容积制冷量及性能系数的变化规律一致。

也就是说，对丙烷而言，采用回热循环后性能系数及单位容积制冷量均提高；对氨和R22，采用回热循环反而使上述指标降低。

11.压降对循环性能的影响：（1）吸入管道：通常认为吸入管道的热交换是无效的，吸入管道中的压力降总是有害的，它使得吸气比体积增大，压缩机的压力比增大，单位容积制冷量减少，压缩机容积效率降低，比压缩功增大，性能系数下降。

（2）排气管道：压缩机和冷凝器之间连接管道中的压力降是有害的，它增加了压缩机的排气压力，因而增加了压缩机的压力比及比功，使得压缩机的容积效率降低，性能系数下降。

（3）冷凝器到膨胀阀之间的液体管道：在冷凝器到膨胀阀这段管路中的压力降会引起部分饱和液体的汽化，导致制冷量降低，引起压力降的主要因素并不在于液体之间或流体与管壁之间的摩擦，而是液体流动高度的变化，液体向上流动时，压力下降，甚至出现汽化现象。

（4）膨胀阀到蒸发器之间的管道：由膨胀阀到蒸发器之间的管道中产生压降是无关紧要的，因为对给定的蒸发温度而言，制冷机进入蒸发器之前的压力必须降到蒸发压力，而压力的降低无论是发生在节流阀中，还是发生在管路中是没有什么区别的。

（5）蒸发器：①假如不改变制冷剂出蒸发器时的状态，为了克服蒸发器中流动阻力，必须提高制冷剂进蒸发器时的压力，也就是必须提高制冷剂进蒸发器时的温度，从而提高蒸发过程中的平均蒸发温度，使蒸发器中的传热温差减小，要求增大传热面积。

②假定不改变蒸发过程的传热温差，制冷剂出蒸发器时压力降低，吸气比体积增大，压力比增高，制冷量减少，性能系数下降。

（6）冷凝器：假定出冷凝器的压力不变，为克服冷凝器中制冷剂的流动阻力，必须提高进冷凝器是制冷剂的压力，导致压缩机的排气压力升高，压力比增大，压缩机耗功增加，性能系数下降。

17.选择载冷剂应有哪些要求：①无毒，不可燃，无刺激性气味。

化学稳定性好，在大气压力下不分解，不氧化，不改变物理、化学性质。

对设备无腐蚀性，价格低廉。

②在使用范围内呈液态。

它的凝固点应低于制冷机的蒸发温度，沸点应高于使用温度。

③比重小，黏度小，传热性好，比热容大。

13.蒸发温度对循环性能的影响：假定冷凝温度不变，蒸发温度由t0降低到t0’时，循环由原来的1-2-3-4-1变为1’-2’-3-4’-1’.①对单位容积制冷的影响：当蒸发温度由t0降低到t0’时，h1稍有降低，h1‘- h3稍低于h1- h3。