热12-《制冷与低温原理》作业参考答案-new

机械工业出版社 陈光明 陈国邦

第一章

1-1常用的制冷方法有哪些？他们是利用什么原理实现制冷的？除此之外，还有那些制冷方法，你能再举一些制冷方法的例子吗？

答：一般来说，制冷的方法主要有三种：（1）利用物质相变制冷（如融化、蒸发、升华等）的吸热制冷效应；（2）利用气体膨胀产生的冷效应制冷；（3）利用珀尔贴效应的热点制冷。例如：利用半导体的珀尔贴效应的制冷方法叫做半导体制冷。

除此之外，其他的制冷方法还有气体涡流制冷，热声制冷，绝热去磁制冷，氦稀释制冷。 1-2请说出气体绝热膨胀制冷三种方法的名称，并说出它们各自的优缺点。

名称

有外功输出的膨胀过程

绝热放气过程

节流膨胀过程 优点 气体温降大，复热时制冷量大 小型制冷机中广泛使用 系统结构简单，气体流量便于调节缺点 要采用膨胀机，系统结构复杂无外出功输出 气体温降小，制冷量小

1-3画出逆卡诺循环、洛仑兹循环、蒸气压缩制冷循环、气体液化循环、斯特林制冷循环、G—M制冷循环、基本型脉管制冷机循环等理想制冷循环的流程示意图。

答：逆卡诺循环

1-2 等熵压缩过程

2-3 等温放热过程

3-4 等熵膨胀过程

4-1 等温吸热过程（制冷）

洛伦兹循环

蒸气压缩制冷循环 a-b 等熵压缩过程 b-c 与高温变温热源无温差的放热过程 c-d 等熵膨胀过程 d-a与低温变温热源无温差的吸热过程（制冷）

机械工业出版社 陈光明 陈国邦

1-2 将制冷剂压缩到冷凝温度

2-3 冷凝器中冷凝成液体

3-4 节流

4-1 蒸发器蒸发吸热（制冷）

气体液化循环

1-2 等温压缩

2-0 等熵膨胀至液化气体的饱和温度

0-3-1 制冷剂与液化气体可逆换热，复热回升

斯特林制冷循环

1-2 等温压缩

2-3 定容放热过程

3-4 等温膨胀过程（制冷）

4-1 定容吸热过程

G-M制冷循环

1-2 等容充气过程

2-3 等压充气过程

3-4 等容放气过程

4-1 等压放气过程（制冷）

基本型脉管制冷循环

（1） 高压气体进入管内，向封闭端移，压缩

（2） 封闭端水冷器带走热量，温度压力降低

机械工业出版社 陈光明 陈国邦

（3） 排气阀打开，气体膨胀左移，降压获得低温

（4） 进气阀再次打开，重复操作

1-5请说明理想循环与可逆循环的异同点，指出上述3题中的循环哪些是不可逆循环，为什么？

答：有些循环除了一两个不可避免的不可逆循环过程外，其余均为可逆过程。这样的循环以及可逆循环都称为理想循环。即理想循环既包括可逆过程也可能包括不可逆过程，但可逆循环只是可逆过程组成的。

蒸气压缩制冷循环是不可逆循环，因为该循环需要用到节流阀，而节流过程是由摩擦损失的，是一个不可逆过程。G-M制冷循环、基本型脉管制冷机循环中带有配气阀门的循环是不可逆循环，因为这些配气阀都将产生摩擦损失，是不可逆过程。 1-6说出蒸气压缩制冷系统循环中的四个过程名称，以及发生这些过程相应的设备。

名称

将制冷剂压缩到冷凝压力

将高压制冷剂冷却并冷凝成液体

节流膨胀过程

液体气化吸热过程

1-7为什么当制冷剂经过节流阀膨胀，温度会降低？在节流过程中，那个状态参数维持不变？ 设备 压缩机 冷凝器 节流机构 蒸发器

答：由微分节流效应ah p h T v T v T p cp

v 与v的差值，而此差值与气体的种类及所处的 T p微分节流效应的符号取决于T

状态有关。如果这一差值大于零，则节流后温度降低。对应于节流效应转化曲线上的制冷区。在节流过程中，气体的比焓值保持不变。

1-8说明为什么在制冷剂离开蒸发器后，要冷凝它是不可行的。

答：蒸发器是一个换热器，它的作用是使经节流机构供入的制冷剂液体蒸发成蒸气，以吸收被冷却物体的热量。蒸发器是一个对外输出冷量的设备，既制冷机的制冷部分。当制冷剂离开蒸发器后，它已经完成了它的制冷作用，这时如果冷凝它，会让它部分液化，压力降低，影响之后的压缩机压缩过程，压缩机需要更多的功去压缩使其达到冷凝压力，从而恶性循环，制冷系数降低。所以说，在制冷剂离开蒸发器后，要再冷凝它是不可行的。

机械工业出版社 陈光明 陈国邦

1-9说出在蒸气压缩循环分析中，采用lgp h图的主要目的。

答：在蒸气压缩循环分析中，采用lgp h图，可以用图上的面积表示制冷量，因为是绝热压缩，所以横坐标h的差值可以表示压缩机所做功，这样可以更直观的看出该循环的制冷系数，有利于循环分析。

1-10 R22从压缩机排出时的压力为2.0MPa，温度为90 C，试确定该载冷剂此时的比体积、

比焓、比熵和过热度。

解：查表知：R22在饱和压力为2.0MPa时，对应的饱和温度为52 C。

T 90 C Ts 52 C；所以此时R22处于过热蒸气状态，对热度

查压焓图， 1；

70kg/m3; 1 0.014286m3/kg;h 455kJ/kg;s 1.79kJ/ kg K 70

1-11含有15%液体和85%蒸气的混合物氨，其温度为 10 C，确定其比焓和压力。

解：干度 mg

mg mf 85% 0.85；温度为 10 C时，查表得饱和压力为1

0.28993MPa，hg

比焓h hg 487.76kJ/kg,hf 808.71kJ/kg； 1 hf 0.85 487.76 1 808.71 293.2895kJ/kg。 1-12N2的压力为101MPa，比焓为129kJ/kg。求两相混合物的干度。

答：查表得：Ps 101MPa时，hf 643.4kJ/kg,hg 520.76kJ/kg 。

h hf

hg hf 129 643.4 0.6635为所求。 520.76 643.4 又h hf 1 hg

1-13在lgp h图上标出制冷剂R143a的压力为0.15MPa，比焓为500kJ/kg的点，并说明其处于什么状态。

解：从图中可以看出，其处于过

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热蒸气的状态。

1-14用图来求R22在30 C时的气化热，并与查表求得的结果相比较。

解：查压焓图：Ts 30 C时，hf 239kJ/kg,hg 413kJ/kg；

hg hf 413 239 174kJ/kg； 气化热

查表：Ts 30 C时，hf 236.38kJ/kg,hg 413.60kJ/kg；

hg hf 413.60 236.38 177.22kJ/kg。 气化热

由上可以看出，查图与查表的结果相差不是很大，都比较准确。

1-15试分析卡诺循环的制冷系数同温度的关系。 答：卡诺循环的制冷系数

q0，在T-s图上表示如下图: w0

如左图所示，图中s214s1的面积表示单位制

冷量q0，图中1234的面积表示循环所消耗

的功w0。

1. 其他条件不变，当冷源温度降低时，可

以看到s214s1的面积减小，1234的面积

增大，即单位制冷量q0减小，循环所耗

功w0增大，制冷系数降低。反之，当冷

源温度升高时， s2 14s 1 的面积增大， 1234

S1 S2 的面积减小，即单位制冷量q0增大，循

w0减小，制冷系数增大。 2. 其他条件不变，当热源温度降低时，可以看到环所耗功1234的面积减小，s214s1的面积不变，即

单位制冷量q0不变，循环所耗功w0减小，制冷系数升高。反之，当热源温度升高时，s214s1的面积不变，1234的面积增大， …… 此处隐藏：11209字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……