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1、1 第 1,2 章 习题1.R22 从压缩机排出时的压力为，温度为90，试确定该制冷剂此时的比体积，比焓，比熵和过热度。答：通过查 R22的 lgp-h 图可以得出：vkg，h=kg，s=，ts=,t=。2.在 lgp-h图上标出制冷剂R134a在压力为比焓为500kJ/kg 的点，并说明其处于什么状态(画简图标出）。答：如图所示，该点处于过热状态。3.写出下列制冷剂的化学分子式，并将“R”换成可判别其是否破坏臭氧层情况的新代号。R12，R50，R23，R13，R32，R14，R115，R22，R134a，R600a，R123答：各制冷剂的分子式和新代号如下表所示：制冷剂分子式新代号R12CF
2、2Cl2CFC12R50CH4HC50R23CHF3HFC23R13CF3ClCFC13R32CH2F2HFC32R14CF4FC14R115C2F5Cl 或 CF2ClCF3CFC115lgph500KJ/Kg2 R22CHF2ClHCFC22R134aC2H2F4或 CH2FCF3HFC134aR600aC4H10或 CH(CH3)3HC600aR123C2HF3Cl2或 CHCl2CF3HCFC1234.已知 R134a的标准(正常)气化潜热 R=kg,试对例-的第(5)步重新计算气化热 r,饱和液体的比焓 hsl和饱和液体的比熵 Ssl。答：（1）根据饱和蒸气压公式（2-2）:计算在一
3、个标准大气压力(pb=105 pa)下的饱和温度，得tb=。根据气化热公式（2-3）:可以计算出-20下的气化热为：38.01.37486.24611.374253186.214r kJ/kg已经该温度下的饱和蒸气比焓和比熵分别为：7.384vsh kJ/kg，7347.1vsskJ/。由于饱和液体的比焓等于饱和蒸气的比焓减去气化热，饱和液体的比熵等于饱和蒸气的比熵减去气化热与绝对温度的商，所以：饱和液体的焓为：8.2107.384lsh kJ/kg;饱和液体的熵为：2538.2107347.1Trssvsls kJ/5.试说明矿物润滑油和聚酯类润滑油分别用于哪些制冷剂答：矿物润滑油用于R11
4、、R12、R600a、R22等极性较弱或非极性制冷剂中，聚酯类润滑油用于R134a、R407C等极性较强的制冷剂中。6.请说明 ODP 的含义,请说明 GWP,HGWP,TEWI 的含义及相互关系答：ODP 是 Ozone Depletion Potential的缩写，表示对大气臭氧层消耗的潜能值，以 R11作为基准值，其值被人为规定为rrrrrrrTTaTaTaTaTaap/)1()1()1()1()1(ln9574335.121038.0)11(brrsTTrr3 GWP 是 Global Warming Potential的缩写，表示对温室气体排放入大气后所直接造成的全球变暖效应，以CO
5、2为基准，规定其值为。HGWP 也是表示温室气体排入大气后所直接造成的全球变暖效应，以R11为基准，规定其值为，HGWP 值是 GWP 值的 3500 倍。TEWI是 Total Equivalent Warming Impact的缩写，表示温室气体的总等效温室效应，包括两部分：第一部分是直接温室效应（Direct Warming Impact），它是指温室气体的排放、泄漏以及系统维修或报废时进入大气后对温室效应的影响，可以表示为温室气体的GWP 值与排放总和的乘积；第二部分是间接温室效应（Indirect Warming Impact），使用这些温室气体的装置因耗能引起的二氧化碳排放所带来的
6、温室效应。4 第 3 章 习题1.蒸气压缩式制冷系统中的主要设备和辅助设备有哪些各自的主要作用是什么主要设备：(1)压缩机：通过压缩使制冷剂由低温低压的蒸汽变为高温高压气体，完成压缩过程。(2)冷凝器：高温高压过热制冷剂气体在冷凝器中冷却冷凝成制冷剂液体，完成冷却过程。(3)节流元件：压力、温度降低，节流前后焓值不变，完成降温过程。(4)蒸发器：低温低压两相制冷剂吸热蒸发，变成低温低压制冷剂气体，完成制冷过程。辅助设备：(1)干燥过滤器：去除制冷系统中的微量水分和杂质，一般安装在节流元件之前。(2)油分离器：一般安装在压缩机排气口，分离制冷剂和润滑油，使大部分润滑油会到压缩机，在螺杆压缩机制冷
7、系统中常用，在多级得低温制冷系统中为了防止低温下润滑油冻结的危害也常安装油分离器。在家用空调和冰箱中一般不使用。(3)储液器：在中大型制冷系统中使用，一般安装在冷凝器之后，节流元件之前，可调节制冷系统的制冷剂循环量，安装储液器的制冷系统对制冷剂的充注量相对不敏感。(4)气液分离器：一般安装在压缩机的吸气口与蒸发器的出口之间，防止压缩机液击。(5)回热器：在有回热的制冷系统中使用，使冷凝器出口的高压常温制冷剂液体与蒸发器出口的低压低温制冷剂蒸气进行热交换，使得进入节流元件的制冷剂液体过冷，进入压缩机吸气口得制冷剂蒸气过热，防止压缩机吸入制冷剂液体。(6)高低压保护器：高压保护器安装在压缩机排气口
8、，以毛细管引入排气压力进入高压保护器，当排气压力过高时，使压缩机停机以压缩机；低压保护器安装在压缩机吸气口，以毛细管引入吸气压力进入低压保护器，当吸气压力过低时，使压缩机停机以压缩机。(7)过冷器：安装于冷凝器之后，节流元件之间，对冷凝器出口的制冷剂进行进一步的冷却，以保证节流前的制冷剂过冷，可提高制冷系统的制冷量，并防止两相高压制冷剂进入节流元件，一般小型制冷系统不使用，回热器具有过冷器得功能。5 2.何谓制冷系数何谓热泵制热系数制冷系数与热泵制热系数的值范围如何(1)制冷系数：(COP,Coefficient Of Performance),是指单位功耗所能获得的冷量。也称制冷性能系数，是
9、制冷系统（制冷机）的一项重要技术经济指标。制冷性能系数大，表示制冷系统（制冷机）能源利用效率高。这是与制冷剂种类及运行工作条件有关的一个系数，为一无量纲数。一般蒸气压缩制冷空调系统的COP 值为左右（国内），国外最高可达6 左右（日本）。家用冰箱的COP 一般为左右。(2)热泵制热系数：称为热泵系数，或者h表示，单位制热量与单位功耗之比。在同一套热泵系统中，同一温区时有：1，对于蒸气压缩系统，其热泵系数大于1。3.在什么情况下把压缩机吸气口处的制冷剂蒸气过热称为“有害过热”制冷剂蒸气在被冷却空间以外吸取环境空气的热量而过热，这种过热称为“有害过热”或者“无效过热”。4.将教材图 3-13 的实
10、际循环表示在TS图上。5-6 是由于蒸发器内有阻力损失，所以是向右下方倾斜。6-1s：可看作是先等压过热到a，再由 a 等焓节流到 1s。1s-2s：压缩过程，实际并不是绝热等熵压缩。2s-b：排气过程的冷却情况 b-c：排气管中的压降 c-3-4：冷凝冷却过程，有流动阻力损失。所以向左下倾斜。4-5：实际节流同环境有热交换，所以熵增加。5.一蒸汽压缩制冷理论循环，用R22作制冷剂，蒸发温度-5，冷凝温度 30，在压-焓图上画出该循环，并计算：（1）单位压缩功；（2）单位制6 冷量；（3）单位冷凝负荷；（4）制冷系数。查 R22的饱和状态表和lgp-h 图的以下参数：h1=kg,h3=h4=k
11、g,h2=kg.（1）单位制冷量 q0=h1-h3=h1-h4=单位理论功 w0=h2-h1=单位冷凝负荷 qk=h2-h3=制冷系数=q0/w0=4321hlgp(Mp)6.某制冷系统的制冷剂为R22，产冷量为 80kW。采用蒸汽压缩的回热理论循环。蒸发温度为-10，吸气过热度 tR=10，冷凝温度为 42。计算：（1）制冷压缩机进口处的制冷剂体积流量；（2）回热器的负荷；（3）压缩机的功率；（4）蒸发器入口处混合物中蒸汽分数，分别以质量分数和体积分数表示。查 R22的饱和状态表、过热蒸汽表和lg-h 图的以下参数：h1=410kJ/kg,h2=450 kJ/kg,h3=252kJ/kg.h
12、0=401kJ/kg，h4=kJ/kgv=m3/kg,v=kg,v1=m3/kg03lgp(Mp)h12344由回热器的热平衡关系 h1-h0=h3-h3即 410-401=252-h3得 h3=243kJ/kg=h4所以，回热器的单位负荷为 h1-h0=9 kJ/kg(1)单位质量制冷量 q0=h0-h4=401-243=158kJ/kg7 质量流量 qm=Q0/q0=80/158=0.506kg/s压缩机进口体积流量 qv=qmv1=0.035m3/s(2)回热器的负荷为 Q=qm*9=9*=(3)单位理论功 w0=h2-h1=450-410=40kJ/kg压缩机功率 w=w0qm=40=
13、(4)质量分数 x 为：4404243188.40.26401188.4hhxhh所以其蒸气与液体的体积比：0.260.2665.3530.30.740.740.7587vv所以蒸汽的体积分数y 为：30.30.96830.3 17.欲以一台106F（6FS10）型压缩机配给一座小型冷藏库，库温要求tc=-10。水冷冷凝器的冷却水平均温度tw=30，试作运行工况下制冷机系统的热力计算。已知压缩机参数：缸径D=100mm，行程 s=70mm，气缸数 Z=6，转数 n=1440r/min，蒸发器传热温差取 t0=10，且出口处有过热度，吸气管路过热也为，冷凝器的传热温差取 tk=，出口液体过冷温度
14、为32，压缩机的机械效率m=，指示效率i=，输气系数=，制冷剂选用R22，求q0,qv,w0,wi,0,i,qvh,qvs,qm,Q0,P0,Pi,Pe,Qk。432shlgp(Mp)01-20-15-10351322解：根据已知条件，制冷机在以下工况运行(如上图所示)。tk=tw+tk=30+5=35 t0=tc-t0=-10-10=-20 t1=t0+5+5=-20+5+5=-108 t3=32查 R22热力性质图表可得：点号P（MPa）t()h (kJ/kg)(m3/kg)1-151-102332q0,qv,w0,wi,0,i,qvh,qvs,qm,Q0,P0,Pi,Pe,Qk循环计算如
15、下：（1）单位质量制冷量q0=h1-h4=kJ/kg（2）单位容积制冷量qv=q0/=kJ/m3（3）理论比功w0=h2-h1=kJ/kg（4）指示比功wi=w0/i=kJ/kg (5)制冷系数0=q0/w0=i=q0/wi=(6)理论输气量qvh=SnZD24=60/6144007.001.042=m3/s9(7)实际输气量qvs=vhq=sm/0474.06.0079.03(8)制冷机的工质流量qm=1sqv=skg/5.00952.00474.0(9)制冷机的总制冷量Q0=kWqqm76.8052.1615.00(10)压缩机的功率消耗理论功率：P0=qmw0=*=指示功率：Pi=qmw
16、i=*=轴功率：Pe=kWPmi59.379.083.33(11)冷凝器的热负荷h2s=h1+ihh12=65.002.40444802.404=kgQk=kWhhqsm23.116)2.23968.471(5.0)(3210 第四章习题答案1.描述两级压缩制冷循环和复叠压缩制冷循环。答：两级压缩制冷循环：是制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分两个阶段（先经低压级压缩到中间压力，中间压力下的气体经过中间冷却后再到高压级进一步压缩到冷凝压力）的制冷循环。根据中间冷却过程和节流次数不同，两级压缩制冷循环主要分为：一级节流中间完全冷却循环，一级节流中间不完全冷却循环；两级节流中间完全冷却循环，
17、两级节流中间不完全冷却循环。以解决较大压比时,压缩机输气系数或效率太低和排气温度过高问题。复叠压缩制冷循环：使用两种或两种以上的制冷剂，由两个或两个以上的单级或双级压缩制冷循环组成。高温级使用中温制冷剂，承担高温段的制冷，低温级使用低温制冷剂，承担低温段的制冷，系统之间采用冷凝蒸发器衔接起来，高温级的中温制冷剂在冷凝蒸发器内蒸发制冷，使低温级的低温制冷剂在冷凝蒸发器内被冷凝成液体，确保低温工质得到冷凝，以获得较低的制冷温度。2.说明采用两级压缩循环与复叠压缩循环的原因。答：为获得低温而采用两级压缩或复叠压缩制冷循环，主要有两方面原因：（1）单级压缩蒸气制冷循环压比的限制；(2)制冷剂热物理特性
18、的限制。所 以，为了获得比较低的温度（4060），同时又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围内，就要采用两级压缩循环。为了获得更低的温度（60 120），同时又能使压缩机的工作压力控制在一个合适的范围内，就要采用复叠循环。一般，两个单级压缩制冷循环复叠用于获取6080低温；三个单级压缩制冷循环复叠用于获取80120低温。3.根据节流级数和中间冷却方式不同，两级压缩制冷循环分哪些基本形式并分别在 P-h 图上表示出一级节流的二种中间冷却循环。答：根据中间冷却过程和节流次数不同，两级压缩制冷循环主要分为：一级节流中间完全冷却循环，一级节流中间不完全冷却循环；两级节流中间完全冷却循环，两级节流中
19、间不完全冷却循环。一级节流中间不完全冷却循环：11 一级节流中间完全冷却循环：4.两级压缩制冷机与复叠式制冷机的起动特性有何异同为什么答：两级压缩制冷机的起动，应先起动高压级压缩机，等到满足低压级压缩机的电动机配用功率后，再起动低压级压缩机。以保证高低压级压缩机电动机的功率配备得到合理的利用。复叠式制冷机起动时，应先起动高温级，使低温级制冷剂在冷凝蒸发器内得以冷凝，当冷凝压力不超过1600kPa时，可起动低温级，保证系统安全投入运行。在低温级系统设置了膨胀容器的情况下，高温级和低温级可以同时起动。5.一套中间完全冷却、一级节流两级压缩制冷循环系统，选用氨作为制冷剂，其工作条件：制冷量QO=15
20、0KW;冷凝温度 TK=40,中间冷却器中过冷盘管的冷端温差为5;蒸发温度 T0=-40;管路有害过热 T=5;中间温度取TM=-5。设高、低压级压缩机的绝热效率和指示效率分别为g=、ig=、d=、id=,高、低压级压缩机的输气系数分别为g=、d=,试对该系统进行热力计算。答：本题目 p-h 图如图所示。12 循环各状态点热力参数见下表：状 态点01223445789P（Bar）t()-40-35-540-50-40h（kJ/kg）v(m3/kg)(1)单位质量制冷量0091405.26198.251207.01/qhhkJkg所以低压级压缩机的制冷剂流量001500.124/1207.01m
21、dQqkgsq21211636.81419.31419.31681.35/0.83idhhhhkJkg根据中间冷却器的热平衡关系25853()()mdmdmgmdmgqhqhhqqhqh得28351681.35198.250.1240.172/1454.35385.96mgmdhhqqkgshh（2）低压级压缩机的理论输气量310.124 1.5880.303/0.65vsdmdvhdddqqvqms高压级压缩机的理论输气量330.172 0.340.08/0.73vsgmgvhgggqq vqms（3）低压级压缩机的实际功率13 21()0.124(1636.81419.3)40.250.6
22、7mddmdedddqwqhhpkw高压级压缩机的实际功率43()0.172(1668.42 1454.39)52.590.7mggmgegggqwqhhpkw所以，理论制冷系数001502.3526.9736.81mddmggQqwqw实际制冷系数01501.6240.2552.59sredegQpp（4）冷凝器的理论热负荷43431668.421454.391454.391706.190.85ighhhh45()0.172(1706.19385.96)227.08kmgQqhhkw6.某冷库需要建设一套两级压缩中间完全冷却的制冷循环，制冷剂为R717。其工作条件为：制冷量 Q0=100kw
23、，冷凝温度 tk=40，蒸发温度 t0=-30，假设中间温度tm=0，压缩机吸气有害过热度t1=5，冷凝器的过冷度t2=5，高压液体在中间冷却器的进出口温差t3=8。试计算：（1）该制冷循环过程中高压级、低压级制冷剂的质量流量；（2）该制冷压缩循环中高压级、低压级制冷剂的理论输气量（高压级输气系数取 g=，低压级输气系数取 d=）；（3）该制冷系统的理论制冷系数；（4）冷凝器的理论热负荷。答：本题目 p-h 图如图 15240535kttt56365335827tttttt循环各状态点热力参数见下表：状 态点0123455660P（Bar）t()-204035027-3-314 500h（kJ
24、/kg）v(m3/kg)0012345656lgph图 1 R717 的 lgp-h 图(1)单位质量制冷量0061421.05324.561096.49/qhhkJkg所以低压级压缩机的制冷剂流量001000.0912/1096.49mdQqkgsq根据中间冷却器的热平衡关系15652()()mdmdmgmdmgqhqhhqqhqh得16251607.02324.560.09120.1067/1459.65363.16mgmdhhqqkgshh（2）低压级压缩机的理论输气量15 300.09120.9830.1379/0.65vsdmdvhdddqqvqms高压级压缩机的理论输气量230.1
25、067 0.2880.0421/0.73vsgmgvhgggqqvqms（3）低压级压缩机的理论功率10()0.0912(1607.021435.09)15.68dmddmdpqwqhhkw高压级压缩机的理论功率32()0.1067(1643.861459.65)19.66gmggmgpqwqhhkw所以，理论制冷系数001002.8315.6819.66dgQpp（5）冷凝器的理论热负荷35()0.1067(1643.86363.16)136.65kmgQqhhkw7.某实验冷库采用 R22两级压缩一级节流中间不完全冷却循环和R23单级压缩组成的复叠制冷循环，制冷系统的总制冷量Q0=150k
26、w，高温部分的冷凝温度 tkg=35，低温部分的蒸发温度t0=-60，低温部分的冷凝温度tkd=-30，低温部分采用回热循环（高温部分未回热），回热器中气体温升t1=10，高温部分的高压液体在中间冷却器中的温降t2=30，冷凝蒸发器的传热温差t3=5，高温级中间温度tm=-5。试作理论循环计算：（1）低温级压缩机制冷剂的质量流量；（2）高温级中高、低压级制冷剂的质量流量；（3）低温级压缩机的理论功率；（4）高温级中高、低压级压缩机的理论功率；（5）该制冷循环的理论制冷系数。答：下图是复叠压缩制冷循环高温部分R22和低温部分 R23的 lgp-h 图由题意可知：101150tttt9102105
27、tttt03035kdggtttt16 7443210lgphhlgp1091098765复叠压缩高温部分 R22 的lgp-h 图复叠压缩低温部分 R23 的lgp-h 图循环各状态点热力参数见下表：状 态点012344P（Bar）t()-60-50-30-60h（kJ/kg）334373154v(m3/kg)状 态点56778991010P（Bar）t()-35-535-55-35h（kJ/kg）v(m3/kg)(1)由回热器的热平衡关系1034444146.33/hhhhhkJ kghh17 所以,低温级压缩机单位制冷量004334146.33187.67/dqhhkJkg低温级压缩机的
28、制冷剂质量流量001500.799/187.67mddQqkgsq冷凝蒸发器的负荷23()0.79(373154)173.01kdmdQqhhkw忽略冷凝蒸发器漏热量,则可得0173.01kddQQkw(2)查复叠压缩高温部分R22的热力性质图表得以下参数0510390.89205.58185.31/dqhhkJkg所以,高温级中低压级压缩机制冷剂流量00173.010.934/185.31dmddQqkgsq由中间冷却器的热平衡关系99107()()()mgmdmdmgmdqqhqhhqqh得71079403.05205.580.9341.15/403.05242.79mgmdhhqqkgs
29、hh所以,混合状态点 7,由767()mgmdmdmgqqhqhqh得797767710403.05242.79()403.05(418.53403.05)415.61/403.05205.58hhhhhhkJkghh查 R22物性图得 h8=kg (3)低温级压缩机的理论功率021()0.799(373341.67)25.03dmdpqhhkw (4)高温级中高压级压缩机的理论功率087()1.15(448.26415.61)37.54gmgpqhhkw高温级中低压级压缩机的理论功率065()0.934(418.53390.89)25.81dmdpqhhkw (5)该制冷循环的理论制冷系数0
30、0001501.6937.5425.8125.03gddQppp18 19 第 5 章 习题1.某 单 效 溴 化 锂 吸 收 式 制 冷 机 中 吸 收 器 的 压 力 为7mmHg(1 mmHg=10-3kgf/cm2 ,1mmHg=,溶液泵进口温度 T2=42；发生器的压力为70mmHg,浓溶液出口温度为94。求：1.溶液泵进口处溶液浓度和焓值。2.发生器出口处溶液浓度和焓值、所产生的冷剂蒸汽的焓值h5、h4。3.单位制冷量。答：（1）由于知道溶液泵进口处的压力和温度分别为7mmHg 和 42，所以可以从 h-图上查出溶液泵进口处的溶液浓度为58%，焓值为 63kcal/kg。（2）由于
31、知道发生器出口处的压力和温度分别为70mmHg 和 94，所以可以从液相 h-图上查出发生器出口处的溶液浓度为%，焓值为 83kcal/kg。查汽相 h-图可以得出冷剂蒸汽的焓值为h5=738 kcal/kg，h4734 kcal/kg。（3）由 h-图可查得：h1=696 kcal/kg，h3=80 kcal/kg，所以单位制冷量为：q0=h1-h3=696-80=616 kcal/kg=kg。2.某单效溴化锂吸收式制冷循环的稀溶液和浓溶液浓度分别为a=58%、r=62%,溶液热交换器中浓溶液的进、出口温度分别为94和 60，稀溶液的进口温度 42。求：1.单位制冷剂循环量的溶液热交换器热负
32、荷：2.稀溶液的出口温度：3.如制冷剂的循环量为300Kg/h,求溶液热交换器热负荷。答：（1）由 h-图可查得：h4=77 kcal/kg，h8=67 kcal/kg，所以单位制冷循环量的溶液热交换器热负荷为：145)6777)(1586262()(1()(1(8484hhhhaqarrtKcal/kg（2）由 h-图可查得：h2=63 kcal/kg，对于稀溶液侧有：)(27hhaqt，所以稀溶液的出口焓为：63625862145227hqhaqhrartt Kcal/kg由 h-图可查得：t7=67（3）145300ttqDQ=43500 kJ/h=kJ/s20 3.分别写出单效溴化锂吸
33、收式制冷循环、两效溴化锂吸收式制冷循环、氨水吸收式制冷循环的热平衡关系式；写出对应的蒸汽压缩制冷循环能量平衡关系式；对四个关系式的意义于以说明、对比。答：各制冷循环的热平衡或能量平衡关系式如下：（1）单效溴化锂吸收式：kagQQQQ0，即发生器和蒸发器吸收的热量等于吸收器和冷凝器放出的热量；（2）两效溴化锂吸收式：kagQQQQ01，即高压发生器和蒸发器吸收的热量等于吸收器和冷凝器放出的热量；（3）氨水吸收式：RkagQQQQQ0，即发生器和蒸发器吸收的热量等于吸收器、冷凝器和分凝器放出的热量；（4）蒸汽压缩式：kQQW0，即蒸发器吸收的热量加上压缩机输入的功等于冷凝器放出的热量。通过比较单效
34、溴化锂和两效溴化锂制冷循环，可以发现：它们的热平衡关系式基本相同，双效循环中驱动高、低压发生器的热量均来自于高压发生器吸收的热量。通过比较单、两效溴化锂循环和氨吸收式循环，可以发现：它们的热平衡关系式左边部分基本相同，右边部分略有不同，氨吸收循环多了分凝器放热量R。通过比较吸收式循环和蒸气压缩式循环，可以发现：蒸气压缩式循环左边输入能量是由压缩机输入的机械能和蒸发器吸收的热量两部分组成，右边输出能量是由冷凝器放出的热量，比吸收式循环的关系式要简单。4.对于有回热和无回热的压缩式气体制冷循环，如果工作的温度范围相同，单位制冷量相同，那么两者的理论制冷系数是否相同实际制冷系数是否相同为什么答：根据
35、公式推导，对于有回热和无回热的压缩式气体制冷循环，如果工作的温度范围相同，单位制冷量相同，那么两者的理论制冷系数是相同的，但是实际制冷系数是不相同的，因为回热循环压力比小，以致压缩机和膨胀机单位功也小，其功率也小，因而大大减少了压缩过程、膨胀过程以及热交换过程的不可逆损失，所以回热循环的制冷系数比无回热循环的要大。5.简述气体涡流制冷、热电制冷的工作原理答：气体涡流制冷的工作原理：经过压缩并冷却到室温的气体(通常是用空气，也可以用其他气体如二氧化碳、氨等)进入喷嘴内膨胀以后以很高的速度切线方向进入涡流室，形成自由涡流，经过动能的交换并分离成温度不相同的两部分，中心部分的气流动能降低经孔板流出，
36、即冷气流；边缘部分的气流动能增大成为热气流从另一端经控制阀流出。所以涡流管可以同时得到冷热两种效应。21 热电制冷的工作原理：在两种不同金属组成的闭合线路中，若通以直流电，就会使一个接点变冷，一个变热，这称为珀尔贴效应，亦称温差电现象。热电制冷亦名温差电制冷、半导体制冷或电子制冷，就是以温差电现象为基础的制冷方法，它是利用珀尔帖效应的原理达到制冷目的。6.教材上 P115图 521 所示的吸附式制冷系统只能作间歇式运行，请尝试设计一套连续运行的吸附式制冷系统。（允许多个沸石筒，系统用简图表示，配以文字说明）答：连续运行的吸附式制冷系统如下图所示，该制冷系统有两只吸附床和，运行时两床交替处于吸附
37、状态和解吸状态，每个循环周期的具体过程如下：将余热通向吸附床、冷风通向吸附床时，吸附床处于解吸状态，吸附床处于吸附状态。此时打开阀门a 和 c，关闭阀门 b 和 d，制冷剂从吸附床解吸，进入冷凝器冷凝，然后经过节流阀降压降温后进入蒸发器制冷，最后被吸附床吸附。当吸附床解吸完毕后，将余热通向吸附床、冷风通向吸附床，此时吸附床处于解吸状态，吸附床处于吸附状态。此时打开阀门b和 d，关闭阀门a 和 c，制冷剂从吸附床解吸，进入冷凝器冷凝，然后经过节流阀降压降温后进入蒸发器制冷，最后被吸附床吸附。系统不断地重复以上的循环周期过程，就可以连续地制取冷量。第六章 习题答案dcab高温余热烟气入口初始进气口
38、至烟囱排气吸附床A吸附床B冷凝器蒸发器节流阀冷却风机电加热炉风机22 1.某壳管式冷凝器，水在管内流动，R134a 在壳侧冷凝。冷凝器内有251.5mm的紫铜传热管计 122 根，l=1.3m，水侧每流程的平均管数n=15根。已知：当冷凝热量 QK=，水在管内流速 W=1.54m/s时，管内壁平均温度 tw=21.6,试求此时冷却水的进口和出口温度tfi、tfo答：冷却水平均温度应低于管内壁平均温度，故设平均水温为1()202ffifottt。查得管内水受迫流动处于紊流区计算式中的综合物性参数为0.22.61878/fBJ sm水侧换热系数：0.80.820.20.21.5418785691.
39、5/0.022ifiwBw md对流换热量：31()()21105.8105619.50.0221.3 12221.6()2kiiwfiiwfifofifoQF ttF ttttt39.81fifott水吸热热容量：2()()4kpfofiipfofiQGCttdnwCtt323105.8 100.02215 1.54998.24.183 10()4fofitt2.89fofitt联立二温度表达式，可解得：21.35fot，318.4672.274(/)fimtBkg w校核：平均水温1(21.3518.46)19.912ft，假设20ft可行。水侧雷诺数461.540.022Re336781
40、01.00610iw d求i式可行。2.有一试验用光管干式蒸发器，筒体直径 Di=400mm,筒内有蒸发管 426根，每根管为 12 1 2800mm 的紫铜光管管内R22 的质量流速 M=220kg/S,蒸发温度 to=4。已知：冷媒水在蒸发器的进口温度tfi=14,出口温度 tfo=9，冷媒水流量 G=50T/h,试求：R22在管内蒸发时的单位热负荷qf(w/)及沸腾换热系数i(w/)答：冷媒水平均温度11.5ft，查得其比热4.1898/pCkJkg。水放热热容量：30050104.1898(149)()290.9583600pfifQGCttkw管内换热面积：20.0102.84263
41、7.473iitFd lnm单位内表面积上的热流量：20290.9587764.5/37.473iiQqw mF一根管内的工质流量：222200.0100.01728/44diGMdkg s23 R22在管内沸腾处于过度区时可用公式（Bogdanou式）0.20.60.6diiiGqBd系数 B插值：141.220(1.5401.220)1.44420B所以：0.20.620.60.017287764.51.4442193.5/0.010iw m3.某分体式空调的风冷冷凝器，由40 根每根长 500mm 的 121.0mm的紫铜管组成，铜管外套f=0.2mm的整张铝翅片。R22在 tk=40下
42、在管内冷凝，设管内壁温度 tw=38，求冷凝放热系数k(w/)答：管内冷凝放热公式：1/41/41/40.683()ksmkwirBttd冷凝液膜的平均温度：11()(4038)3922mkwttt查得3731/472.066()/()mBkg wmks根据40kt，查得：1/420.192(/)srJkg所以：1/41/420.68320.19272.066(4038)0.0102642.9/kw mk4.试对内翅片管分别写出以内表面积为基准的传热系数Kif和以外表面积为基准的传热系数ko的表达式。（有翅面与另一侧无翅面的比值定义为肋化系数，本题可记做Fi/Fo=fi/fo=(fif+fib
43、)/fo)答：内翅片管以内表面积为基准的传热系数：00111()/()iftisimkfrrf内翅片管以外表面积为基准的传热系数：0000111()/()iisimkfrrf5有一 R22的水冷卧式壳管式冷凝器,壳体内管蔟布置如下图所示,共 56 根传热管,布置成上下 8 排,水平方向 15列,其传热管系滚扎的低螺纹管,断面形状及尺寸见下图右.已知冷却水进口温度tfi=28、出口温度tfo=35.5,冷却水流量Gf=15T/h,冷却水在管内走了4 个流程,每流程的管数相同.设管内水侧污垢热阻ri=0.000086 m2./W,R22在壳侧的冷凝温度tk=40,求此冷凝器的传热系数Kof W/m
44、2.24 冷凝器中的管簇布置Sf=1.5hf=1.5|f=0.35答：蒸汽在翅片管上冷凝时的增强系数：（1）1/41.1()offTbbffottfffdffH其中，一次表面20.0155(1.50.35)()/0.03733/1.5bbffffdssmm二次表面，翅侧：22222(0.01850.0155)2()0.10681/420.0015ftbffddmms翅顶：20.01850.00035/0.01356/0.0015Ttfffdsmm单位管长外表面积：20.03733 0.10681 0.013560.1577/tbfTffffmm当量翅高：22223()(0.01850.0155
45、)4.33 1044 0.0185tbtddHmd低螺纹管1f所以，1/40.037330.106810.0135615.51.11()1.3920.15770.15774.33f（2）中径处面积：21(0.0140.0155)0.04634/2mmfdmm内表面积：20.0140.04398/iifdmm肋化系数：0.15773.5860.04398tiff紫铜的导热系数：398/w m k（3）管簇的平均管排数：440.750.753/456()3.75411443mjNnn25(4)水侧换热系数：定性温度11()(2835.57)31.7522ffifottt查得：0.22.62134.
46、15/fBJsmk运动粘度：620.779 10/ms密度：3995.1/kg m每流程管子根数：561444Nn根水流速：32215 101.943/360036000.01414995.144iiGwm sd n雷诺数：461.9430.014Re34919100.77910iiw d所以，0.80.820.20.21.9432134.058526.6/0.014iifiwBw mkd（2）R22侧换热系数对数传热温差()()35.5287.6540284035.5kfikfomkfikfottttttlnlntt氟工质冷凝换热系数约10002000w/m2k,小于管内水侧。但水侧有ri，
47、故温降主要仍在水侧，设冷凝壁面温度37wot，查得：液膜层平均温度1(3740)38.52mt，得31/47372.274()mkg wBmks40kt得：1/41/420.192(/)srJ kg冷凝换热系数1/61/41/41/41/610.72()ofmm sbkwofmnB rdttn1/41/41/61/40.72 72.274 20.192 0.0155(40)1.392 3.7543325.1(40)wowott（3）求相变侧壁面温度以外壁面为界，列出传热分方程式3/41()3325.1(40)okwowoqttt24()1()7.65(40)10.000750.1577(0.000086)3.5868526.63980.0463432.351359.85(32.35)7.354 10mkwotiimwowowottqfrfttt =以wot为参变量。试凑求解wot two 37 q1 q226 所以，wot=37.38假设液膜温度有效。（4）R22侧换热系数：1/423325.1(4037.38)2613.5/ow mk或者1/423325.1(4037.4)2618.6/ow mk（5）以外表面积为基准的传热系数141211()1102613.51tofiimoffkrfmk =(7.354+)=894.4w/