内容发布更新时间 : 2024/10/2 12:37:07星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
蒸汽压缩式制冷的热力学原理
1．为什么说逆卡诺循环难以实现？蒸汽压缩式制冷理想和实际循环为什么要采用干压缩、膨胀阀？
答：1）：逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。(见笔记，关键在于运动无摩擦，传热我温差)
2）：工程中，由于液体在绝热膨胀前后体积变化很小，回收的膨胀功有限，且高精度的膨胀机也很难加工。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，均由节流机构（如节流阀、膨胀阀、毛细管等）代替膨胀机。此外，若压缩机吸入的是湿蒸汽，在压缩过程中必产生湿压缩，而湿压缩会引起种种不良的后果，严重时产生液击，冲缸事故，甚至毁坏压缩机，在实际运行时严禁发生。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷工质应是干饱和蒸汽（或过热蒸汽），这种压缩过程为干压缩。
2．对单级蒸汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？
答：1）理论循环假定：①压缩过程是等熵过程；②节流过程是等焓过程；③冷凝器内压降为零，出口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，出口为饱和蒸汽，传热温差为零；④工质在管路状态不变，压降温差为零。
2）区别：①实际压缩过程是多变过程；②冷凝器出口为过冷液体；③蒸发器出口为过热蒸汽；④冷凝蒸发过程存在传热温差tk=t+Δtk,to=t-Δto。
3．什么是制冷循环的热力完善度？制冷系数？C.O.P值？E.F.R？什么是热泵的供热系数？
答：1）通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比，称为热力完善度，即：η=εs/εk。
2）制冷系数是描述评价制冷循环的一个重要技术经济指标，与制冷剂的性质和制冷循环的工作条件有关。通常冷凝温度tk越高，蒸发温度to越低，制冷系数ε0越小。公式：ε0=T0/（Tk—T0）
3）实际制冷系数（εs）又称为性能系数，用C.O.P表示，也可称为单位轴功率制冷量，用Ke值表示。注：εs=Q0/Ne=Q0/N0·ηs=ε0·ηs。Q0是制冷系统需要的制冷量；制冷压缩机的理论功率N0、轴功率Ne；ε0是理论制冷系数；ηs是总效率（绝热效率）。
4）E.F.R是指热力完善度，既是指在工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比。 E.F.R=q0/wel=ε0·ηel=ε0·ηiηmηeηd 式中：wel—电机输入比功；
5）热泵的供热系数是描述评价热泵循环的一个重要技术经济指标。 4．制冷系数.
答：φ=QH/W= Th/（Th—T）=1+ε＞1
同一台机的相同工况下作热泵使用与作制冷机使用的热泵系数与制冷系数关系
5．为什么要采用回热循环？液体过冷，蒸汽过热对循环各性能参数有何影响？ 答：1）采用回热循环，使节流前的常温液体工质与蒸发器出来的低温蒸汽进行热交换，这样不仅可以增加节流前的液体过冷度提高单位质量制冷量，而且可以减少甚至消除吸气管道中的有害过热。
2）液体过冷，可以使循环的单位质量制冷量增加，而循环的压缩功并未增加，故液体过冷最终使制冷循环的制冷系数提高了。
蒸汽过热循环使单位压缩功增加了，冷凝器的单位热负荷也增加了，进入压缩机蒸汽的比容也增大了，因而压缩机单位时间内制冷工质的质量循环量减少了，故制冷装置的制冷能力降低，单位容积制冷量、制冷系数都将降低。 除了以上的方法外，还应该结合P—H图进行分析。
6．TO（蒸发温度）TK（冷凝温度）的变化对循环各性能参数有何影响？
答：1）假定冷凝温度不变，当蒸发温度下降时：①单位质量制冷量qo基本上没有什么变化；②压缩机吸气比容增大了，因而单位容积制冷量qv及制冷量Qo都在减小；③单位压缩功Wo增大了。因此，当冷凝温度不变，随着蒸发温度的降低，制冷循环的制冷量Qo，制冷系数εo均明显下降，当压缩比pk/p0约等于3时，功率消耗最大。 2）假定蒸发温度不变，当冷凝温度升高时：①循环的单位质量制冷量qo减少了；②虽然进入压缩机的蒸汽比容v1没有变化，但由于qo减小，故单位容积制冷量qv也减少了；③单位压缩功Wo增大了。因此，当蒸发温度不变，随着冷凝温度升高，制冷机的制冷量QO减少了，功率消耗增加，制冷系数下降。 注：本题还应结合P—H图进行分析
7．什么是制冷压缩机的标准工况？空调工况？最大轴功率工况？最大压差工况？ 答：标准工况和空调工况分别是用来标明低温和高温用压缩机的名义制冷能力和轴功率，最大轴功率工况是用来考核压缩机的噪声、振动及机器能否正常启动；最大压差工况用来考核制冷机的零件强度、排气温度、油温和电机绕组温度 8．为什么要采用双级压缩制冷？该循环的特点？ 答：采用双级压缩制冷既可以获得较低的蒸发温度，又可使压缩机在的压缩比控制在合理范围内，保证压缩机安全可靠地运行。 双级压缩式制冷循环的主要特点是将来自蒸发器的低压（低温）蒸汽先用低压级压缩机压缩到适当的中间压力p01然后再进入高压级压缩机再次压缩到冷凝压力
9．一次节流，中间完全冷却/中间不完全冷却的两级压缩制冷循环宜采用何种工质？其P-H图，T-S图是怎么样的？其制冷系数是多少？ 答：中间完全冷却的压缩制冷循环一般是使用氨为工质；而中间不完全冷却的制冷循环则是使用R12、R22作为工质。其P-H图，T-S图如下
10．如何确定两级压缩的中间压力？
答：在工程中，一般都是按压力比例中项去确定中间压力 p01=（po·pk）1/2 实际工作中常常需要选配两台（或两台以上的）压缩机来组成两级压缩制冷循环。对于由两台既定的压缩机（高压级压缩机理论输气量为Vhg，低压级压缩机理论输气量为Vhd）组成的两级压缩制冷循环的中间压力，则应按高低压容积比ζ=Vhg/Vhd为定值的条件确定。
1．为什么说逆卡诺循环难以实现？蒸汽压缩式制冷理想和实际循环为什么要采用干压缩、膨胀阀？
答：1）：逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。(见笔记，关键在于运动无摩擦，传热我温差)
2）：工程中，由于液体在绝热膨胀前后体积变化很小，回收的膨胀功有限，且高精度的膨胀机也很难加工。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，均由节流机构（如节流阀、膨胀阀、毛细管等）代替膨胀机。此外，若压缩机吸入的是湿蒸汽，在压缩过程中必产生湿压缩，而湿压缩会引起种种不良的后果，严重时产生液击，冲缸事故，甚至毁坏压缩机，在实际运行时严禁发生。因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷工质应是干饱和蒸汽（或过热蒸汽），这种压缩过程为干压缩。
2．对单级蒸汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？
答：1）理论循环假定：①压缩过程是等熵过程；②节流过程是等焓过程；③冷凝器内压降为零，出口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，出口为饱和蒸汽，传热温差为零；④工质在管路状态不变，压降温差为零。
2）区别：①实际压缩过程是多变过程；②冷凝器出口为过冷液体；③蒸发器出口为过热蒸汽；④冷凝蒸发过程存在传热温差tk=t+Δtk,to=t-Δto。
3．什么是制冷循环的热力完善度？制冷系数？C.O.P值？E.F.R？什么是热泵的供热系数？
答：1）通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比，称为热力完善度，即：η=εs/εk。
2）制冷系数是描述评价制冷循环的一个重要技术经济指标，与制冷剂的性质和制冷循环的工作条件有关。通常冷凝温度tk越高，蒸发温度to越低，制冷系数ε0越小。公式：ε0=T0/（Tk—T0）
3）实际制冷系数（εs）又称为性能系数，用C.O.P表示，也可称为单位轴功率制冷量，用Ke值表示。注：εs=Q0/Ne=Q0/N0·ηs=ε0·ηs。Q0是制冷系统需要的制冷量；制冷压缩机的理论功率N0、轴功率Ne；ε0是理论制冷系数；ηs是总效率（绝热效率）。
4）E.F.R是指热力完善度，既是指在工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比。 E.F.R=q0/wel=ε0·ηel=ε0·ηiηmηeηd