《實驗一二氧化碳PVT關(guān)系測定及臨界狀態(tài)觀測實驗》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《實驗一二氧化碳PVT關(guān)系測定及臨界狀態(tài)觀測實驗（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實驗一 　二氧化碳P-V-T關(guān)系測定及臨界狀態(tài)觀測實驗 Experiment of CO2 一、實驗目的 1、解CO2臨界狀態(tài)的觀測方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認識； 2、加深對課堂所講的有關(guān)工質(zhì)的熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解； 3、掌握CO2的p-v-T關(guān)系測定方法，學會用實驗測定實際氣體狀態(tài)變化規(guī)律方法及技巧； 4、學會活塞式壓力計、恒溫器等部分熱工儀器的正確使用方法。 二、實驗內(nèi)容 本實驗內(nèi)容包括以下三個部分： 1、測定CO2的p-v-T關(guān)系，在p-v圖上畫出低于臨界溫度（℃）、臨界溫度（℃）及高于臨界溫度（℃）的三條等溫線，并與標準實驗曲線及

2、理論計算值相比較，分析產(chǎn)生差異的原因； 2、測定CO2在低于臨界溫度時（20℃、25℃及27℃）飽和溫度與飽和壓力的關(guān)系； 3、觀測臨界現(xiàn)象 1）臨界狀態(tài)附近氣液兩相分界模糊的現(xiàn)象； 2）氣液整體相變現(xiàn)象； 3）測定CO2的、、等臨界參數(shù)，并將實驗所得的值與由理想氣體狀態(tài)方程及范德瓦爾方程所得的理論值相比較，簡述產(chǎn)生差異的原因。 三、實驗原理 簡單可壓系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，其狀態(tài)參數(shù)壓力p、比容v、溫度T之間存在著確定的關(guān)系，即狀態(tài)方程為 （1） 或 （2） 當保持T不變時測定比容與壓力的對應(yīng)數(shù)值，可獲得到等溫線數(shù)據(jù)，從而可作出P-V圖。 在低于臨界溫

3、度時，實際氣體的等溫線有氣液相變的直線段，而理想氣體的等溫線是正雙曲線，任何時候也不會出現(xiàn)直線段。只有在臨界溫度以上，實際氣體的等溫線才逐漸接近理想氣體的等溫線。所以理想氣體的理論不能解釋實際氣體的氣液兩相轉(zhuǎn)變及臨界狀態(tài)。 CO2的臨界壓力為，臨界溫度為℃。在低于臨界溫度時，等溫線出現(xiàn)氣液相變的直線段，如圖1所示。℃是恰好能壓縮得到液體CO2的最高溫度。在臨界點附近出現(xiàn)氣液分界模糊的現(xiàn)象。在臨界點溫度以上的等溫線具有斜率轉(zhuǎn)折點，直到48.1℃才成為均勻的曲線（圖中未標出）。 1973年范德瓦爾首先對理想氣體狀態(tài)方程式提出了修正，他考慮了氣體分子體積和分子之間的相互作用力的影響，提出

4、如下和修正方程： （3） 或?qū)懽? （4） 范德瓦爾方程雖然也還不夠完善，但它反映了物質(zhì)氣液兩相的性質(zhì)及兩相轉(zhuǎn)變的連續(xù)性。 本實驗就是根據(jù)方程（2），采用定溫實驗的方法來測定CO2的p-v之間關(guān)系，從而得出CO2的p-v-T關(guān)系，并觀測其臨界現(xiàn)象。 四、實驗設(shè)備及數(shù)據(jù)測量 1、整個實驗裝置由試驗本體、活塞式壓力計、及恒溫器三大部分組成，如圖2。 實驗設(shè)備相關(guān)參數(shù)見表1（注：有些設(shè)備參數(shù)可能與表中有不同，請學生自行記錄）。 表1設(shè)備規(guī)格 儀器 型號 量程 精

5、度 壓力表校檢器 CJ-50 1～60MPa 標準壓力表 59-08434 0～100Kgf/m2 1/6Kgf/m2 2、試驗臺本體如圖3所示。 3、實驗中由壓力臺送來的壓力油進入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使杯中水銀進入預先裝有CO2氣體的承壓玻璃管。CO2被壓縮，其壓力和容積通過壓力臺上活塞桿的進退來調(diào)節(jié)，溫度則由恒溫器供給的水套里的水溫來調(diào)節(jié)； 4、實驗工質(zhì)CO2的壓力由裝在壓力臺上的壓力表讀出（若要提高精度考慮水銀柱高度的修正）。 5、工質(zhì)溫度則由插在恒溫水套中的溫度計讀取。 6、工質(zhì)比容首先由承壓玻璃管內(nèi)CO2的高度來度量，而后根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑均勻、

6、截面積不變等條件換算獲得，這種方法稱為質(zhì)面比法。 下面介紹測定承壓玻璃管內(nèi)CO2比容的質(zhì)面比法： 由于充入承壓玻璃管內(nèi)的CO2質(zhì)量不便于測定，而玻璃管內(nèi)徑或截面積也不易準確測量，因而實驗中采用間接方法來確定比容：認為CO2比容與其在承壓玻璃管內(nèi)的高度之間存在線性關(guān)系，具體作法示例如下： 已知CO2液體在某一狀態(tài)下的比容值（可由表2獲得）。 例如：T=20℃、p=100atm時，v=0.00117m3/kg； 1.高壓容器 2.玻璃杯 3.壓力油 4.水銀 5.密封填料 6.填料壓蓋 7.恒溫水管 8.承壓玻璃管 9.CO2空間 10.溫度計 圖3二氧化碳p-v-

7、T關(guān)系實驗臺本體結(jié)構(gòu)圖 表2二氧化碳液體比容的部分數(shù)據(jù)（單位：m3/kg） 壓力（atm） 溫度（℃） 0 10 20 30 40 0.001069 —— —— —— 50 0.001059 0.001147 —— —— 60 0.001050 0.001129 0.001276 —— 80 0.001035 0.001101 0.001212 0.001407 100 0.001022 0.001086 0.001170 0.001290 測定該實驗臺CO2在上述狀態(tài)下的液柱高度，記為（m）； 由

8、比容的定義及（1），有 ∵ T=20℃、p=100atm時, （ m3/kg） ∴ （kg/ m2） 則任意溫度、任意壓力下，CO2的比容為 （m3/kg） 式中為任意溫度壓力下二氧化碳液柱的高度, -任意溫度壓力下水銀柱的高度； -承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度。 五、具體實驗步驟 1、按照實驗原理圖裝好實驗設(shè)備，并開啟實驗本體上的日光燈； 2、將蒸餾水注入恒溫器內(nèi)，注到水面離頂蓋2～3㎝為止。檢查并接通電路，開動電動泵，使水循環(huán)流動； 3、使用恒溫器調(diào)節(jié)溫度； 1）轉(zhuǎn)動電接點溫度計頂端的帽形磁鐵，調(diào)節(jié)凸輪示標，使其上端面與所要調(diào)定的溫度要

9、一致。調(diào)好后要將帽形磁鐵用橫向鏍釘鎖緊，以防轉(zhuǎn)動； 2）視水溫情況開關(guān)加熱器，當水溫未達到所要調(diào)定的溫度時，恒溫器指示燈亮；當指示燈滅時表明水溫已達到所需設(shè)定的恒溫； 3）觀察玻璃水套上的兩個溫度計，若二者讀數(shù)相同，且恒溫器的溫度計與電接點溫度計標定的溫度一致（或基本一致）時，則可認為承壓玻璃管內(nèi)CO2的溫度處于所標定的溫度。 4）當需要改變試驗溫度時，重復1）～3）即可。 4、加壓前的準備 1) 由于壓力臺的油缸容量比主容器的容量小，需要多次從油杯里抽油，再向主容器充油，才能在壓力表上顯示壓力讀數(shù)。壓力臺抽油、充油的操作過程非常重要，若操作失誤，則不僅加不上壓力，還會損壞試驗設(shè)備，

10、所以務(wù)必嚴格按照操作步驟進行： 2）關(guān)閉壓力表及進入本體油路的兩個閥門，開啟壓力臺的油杯進油閥； 3）搖退壓力臺上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出，這時壓力臺油缸中就充滿了油； 4）先關(guān)閉油杯閥門，然后開啟壓力表，搖進螺桿，使壓力表中的讀數(shù)與二氧化碳空間中的壓力相近后，再開啟進入本體油路的閥門； 5）搖進活塞螺桿，給本體充油，如此交替直到壓力表有壓力讀數(shù)為止。 6）再次檢查油杯閥門是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門是否開啟，若均已穩(wěn)定即可進行實驗。 7）由于壓力較低時，實驗本體中的水銀柱液面還位于下面，無法讀數(shù)，因此需要預先施加一定的壓力，使得水銀柱到達可讀數(shù)的區(qū)域，一般壓力大約在35～4

11、0atm時即可讀取水銀液面的高度。 5、實驗中原始數(shù)據(jù)的記錄 1) 設(shè)備數(shù)據(jù)的記錄（儀器的名稱、型號、規(guī)格、量程、精度）； 2) 常規(guī)數(shù)據(jù)的記錄（室溫、大氣壓、實驗環(huán)境等）； 3) 實驗相關(guān)的其它初始數(shù)據(jù)的記錄； 6、需測定的數(shù)據(jù) （詳見八） 1) 測定低于臨界溫度時的定溫線（℃），并記錄下該溫度下的飽和點數(shù)據(jù)； 2) 測定℃、℃時飽和點數(shù)據(jù)； 3) 測定臨界溫度t=31.1℃時的等溫線及臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象； 4) 測定高于臨界溫度時的等溫線（=50℃） 7、實驗注意事項： 1) 做各條定溫線時，實驗壓力p≤100atm，實驗溫度t≤50℃； 2) 一般情

12、況下壓力間隔可取為2~5atm，但在接近飽和狀態(tài)及臨界狀態(tài)時，壓力間隔應(yīng)取得較小些，可取為0.5atm。在實際操作過程中，可參照標準實驗曲線來具體確定。（在汽液共存區(qū)，由于壓力變化很小，這時可按水銀柱位置的變化來適當取數(shù)據(jù)間隔。） 3) 實驗中讀取水銀柱液面高度h時要注意，應(yīng)使視線與水銀柱半圓形的液面中間平齊。 4) 實驗中要特別注意：加壓與降壓過程一定要緩慢進行，并請思考這是為什么？特別是降壓過程必須嚴格操作規(guī)程，按照與加壓相反的順序，逐漸將壓力降下去，操作中嚴格禁止違反操作規(guī)程。 六、實驗準備及預習要求 預習要求：詳細閱讀本實驗指導書，達到 1）熟悉本實驗目的及基本原理，清楚什么

13、是質(zhì)面比方法 2）清楚實驗的基本操作步驟 3）清楚本實驗要測定哪些參數(shù) 七、實驗數(shù)據(jù)測量及現(xiàn)象觀測 （一）測定低于臨界溫度時的定溫線（℃） 1、使用恒溫器調(diào)定溫度，并保持恒溫 2、壓力記錄從40atm開始，當玻璃管內(nèi)水銀柱升起來后，應(yīng)足夠緩慢地搖進活塞螺桿，以保證定溫條件，否則來不及平衡，讀數(shù)不準； 3、按照適當?shù)膲毫﹂g隔取值，直到P=100atm；（注：在汽液共存區(qū)，由于壓力變化很小，這時可按水銀柱位置的變化來適當取數(shù)據(jù)間隔。） 4、由于在℃時需要測定質(zhì)面比，參照表2中二氧化碳液體比容的數(shù)據(jù)，測定相應(yīng)壓力下的所需要數(shù)據(jù)。 5、注意加壓后CO2的變化，特別注意飽和溫度

14、與飽和壓力的對應(yīng)關(guān)系，液化、汽化等現(xiàn)象。要將所測得的實驗數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象一并填入實驗報告中； （二）測定℃及℃時飽和溫度與飽和壓力的對應(yīng)關(guān)系； （三）測定臨界等溫線及臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象（31.1℃） 1、依照上述（一）中所述方法測定臨界等溫線，并在該曲線拐點處找出臨界壓力及臨界比容，并將數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)表中； 2、臨界現(xiàn)象觀測： 1）整體相變現(xiàn)象： 在臨界溫度以下時的等溫線測定實驗中我們可以看到，相變表現(xiàn)為一個逐漸積累的漸變過程，需要一定的時間。然而在臨界點時，由于汽化潛熱等于0，飽和汽線與飽和液線合于一點，所以此時汽液的相互轉(zhuǎn)變是個突變過程，當壓力稍有變化時，汽、液以突變的形

15、式相互轉(zhuǎn)化。 2）汽液兩相模糊現(xiàn)象 處于臨界點時CO2具有共同參數(shù)（p，v，t），因而此時CO2氣、液兩相的差別消失。下面就用實驗來證明這個結(jié)論。因為此時處于臨界溫度，如果按等溫過程使CO2壓縮或膨脹，那么管內(nèi)什么現(xiàn)象也看不到的?，F(xiàn)在我們按絕熱過程來進行。首先在壓力等于76atm附近，突然降壓，CO2狀態(tài)點由等溫線沿絕熱線降到液相區(qū)，管內(nèi)CO2出現(xiàn)了明顯的液面。這就說明，如果這時管內(nèi)的CO2是氣體的話，那么這種氣體離液相區(qū)很接近，可以說是接近液態(tài)的氣體；當我們在膨脹之后，突然壓縮CO2時，這個液面又立即消失了，這就告訴我們CO2液體離氣相區(qū)也是非常近的，可以說是接近氣態(tài)的液體。既然此時的C

16、O2即接近氣態(tài)又接近液態(tài)，所以只能處于臨界點附近。即在臨界點附近出現(xiàn)飽和汽、液兩相分界不清的現(xiàn)象。這就是臨界點附近飽和汽液模糊不清的現(xiàn)象。 （四）測定高于臨界溫度的等溫線（℃），將數(shù)據(jù)填入報告中。 八、數(shù)據(jù)處理及思考題 （一）數(shù)據(jù)處理及分析 1、仿照標準實驗曲線（圖1），在p-v圖中繪出所測得和三條等溫線；并在圖中標出所測得的幾個飽和點； 2、將實驗測得的等溫線與圖1所示的標準等溫線相比較，分析二者間的差異及產(chǎn)生差異的原因； 3、在p-T圖中繪出飽和溫度與飽和壓力的對應(yīng)關(guān)系； 4、將實驗測定的臨界比容與按理想氣體狀態(tài)方程及范德瓦爾方程所得理論值進行比較，并分析差異的原因；

17、（二）思考題 1、實驗中為什么要保持加壓和降壓過程緩慢進行？ 2、若要精確測出CO2的絕對壓力，還應(yīng)考慮裝置中水銀柱和油柱的高度，試寫出考慮這兩個因素后，CO2絕對壓力的計算公式，并請簡要繪出示意圖。 九、實驗報告內(nèi)容及格式 1、實驗目的 2、實驗內(nèi)容 3、實驗裝置 4、實驗原理（測試實驗系統(tǒng)圖） 5、實驗步驟 6、實驗結(jié)果與分析（包括實驗數(shù)據(jù)、處理圖形、主要關(guān)系式和有關(guān)程序） 7、思考題解析 《車輛制冷與空調(diào)》第二次作業(yè)參考答案 《車輛隔熱壁》、《制冷方法與制冷劑》、《蒸汽壓縮式制冷》 一．簡答題 1. 什么是隔熱壁的傳熱系數(shù)？它的意義是什么？ 答：

18、隔熱壁的傳熱系數(shù)指車內(nèi)外空氣溫度相差1℃時，在一小時內(nèi)，通過一平方米熱壁表面積所傳遞的熱量?？梢愿爬閱挝粫r間、單位面積、單位溫差傳遞的熱量。 它可以表示出車體隔熱壁允許熱量通過的能力，愈大，在同樣的傳熱面積與車內(nèi)外溫差的情況下，通過的熱量就愈大，隔熱性能就愈差。 2. 熱量是如何從隔熱壁一側(cè)的空氣中傳至另一側(cè)空氣的？ 答：熱量從隔熱壁一側(cè)的空氣中傳至另一側(cè)的空氣中，其傳熱過程可以分為： 1）表面吸熱——熱量從一側(cè)的空氣中傳至隔熱壁的一側(cè)表面； 2）結(jié)構(gòu)透熱——熱量從隔熱壁的一側(cè)表面?zhèn)髦亮硪粋?cè)表面； 3）表面放熱——熱量從隔熱壁另一側(cè)表面?zhèn)髦亮硪粋?cè)的空氣中。 3. 如何

19、改善隔熱壁的性能？ 答：（1）盡可能減少熱橋；（2）不同材料必須完全密貼；（3）減少漏泄；（4）選用隔熱性能較好的材料。 4. 蒸汽壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)主要由哪些部件組成，各有何作用？ 答：在蒸汽壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)中，蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)中必不可少的四大件。 蒸發(fā)器是輸送冷量的設(shè)備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現(xiàn)制冷。 壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。 冷凝器是放出熱量的設(shè)備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉(zhuǎn)化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)帶走。 節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用、同時控制和調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數(shù)量，并將系統(tǒng)分為高壓側(cè)

20、和低壓側(cè)兩大部分。 實際制冷系統(tǒng)中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設(shè)備，如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高運行的經(jīng)濟性，可靠性和安全性而設(shè)置的。 5. 蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的汽化過程是蒸發(fā)嗎？蒸發(fā)與沸騰有什么區(qū)別？ 答：是。蒸發(fā)是汽化的一種形式，只在液體表面發(fā)生，而沸騰是汽化的又一種形式是在液體內(nèi)部和表面同時發(fā)生的。 液體蒸發(fā)在任何溫度下都能進行,且只在液體表面進行。 液體沸騰是在一定溫度下發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。液體沸騰時要吸熱，但液體溫度保持不變。 6. 制冷劑在蒸汽壓縮制冷循環(huán)中，熱力狀態(tài)是如何變化的？ 答：制冷劑蒸汽由蒸發(fā)

21、器的末端進入壓縮機吸氣口時，壓力越高溫度越高，壓力越低溫度越低。制冷劑蒸汽在壓縮機中被壓縮成過熱蒸汽，壓力由蒸發(fā)壓力P0升高到冷凝壓力Pk。為絕熱壓縮過程。外界的能量對制冷劑做功，使得制冷劑蒸汽的溫度再進一步升高，壓縮機排出的蒸汽溫度高于冷凝溫度。 過熱蒸汽進入冷凝器后，在壓力不變的條件下，先是散發(fā)出一部分熱量，使制冷劑過熱蒸汽冷卻成飽和蒸汽。飽和蒸汽在等溫條件下，繼續(xù)放出熱量而冷凝產(chǎn)生了飽和液體。 飽和液體制冷劑經(jīng)過節(jié)流元件，由冷凝壓力Pk降至蒸發(fā)壓力P0，溫度由tk降至t0。為絕熱膨脹過程。 以液體為主的制冷劑，流入蒸發(fā)器不斷汽化，全部汽化變時，又重新流回到壓縮機的吸氣口，再次被壓

22、縮機吸入、壓縮、排出，進入下一次循環(huán)。 7. 制冷劑在通過節(jié)流元件時壓力降低，溫度也大幅下降，可以認為節(jié)流過程近似為絕熱過程（即與外界沒有熱量交換），那么制冷劑降溫時的熱量傳給了誰？用于干什么？ 答：這個過程中熱量傳給了自身，使部分制冷劑液體汽化成蒸汽。 8. 單級蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)有哪些假設(shè)條件？ 答：理論循環(huán)假定： ① 假設(shè)進入壓縮機的為飽和蒸汽，進入節(jié)流閥的為飽和液體； ② 假設(shè)壓縮過程是等熵過程，節(jié)流過程是等焓過程； ③ 假設(shè)蒸發(fā)與冷凝過程無傳熱溫差； ④ 假設(shè)除兩大換熱器外，系統(tǒng)與外界無熱交換； ⑤ 假設(shè)制冷劑無流阻損失。 9. 什么叫液體

23、過冷？液體過冷對循環(huán)各性能參數(shù)有何影響？、 答：過冷液體：當冷凝劑在冷凝器中被冷凝成液體后，如果液體繼續(xù)向外放熱，制冷劑的溫度就會低于飽和溫度（對應(yīng)于冷凝壓力的冷凝溫度），低于飽和溫度的制冷劑液體稱為過冷液體。 液體過冷對循環(huán)各性能參數(shù)的影響： ① 使單位制冷量增大； ② 使單位容積制冷量增大； ③ 單位功保持不變； ④ 使制冷系數(shù)增大。 總之，制冷劑液體的過冷有利于制冷循環(huán)，可提高制冷循環(huán)經(jīng)濟性。 10. 試寫出制冷劑R11、R115、R32和R12、Rl2B1的化學式。 答：R11: CFCL3 R115: C2F5CL (注意區(qū)分：R1150：C2H4)

24、 R32: CH2F2 R12: CF2Cl2 Rl2B1：CF2CLBr 11. 試寫出CF3Cl、CH4、CHF3、C2H3F2Cl、H2O、CO2的編號。 答： CF3CL：R13 CH4: R50 CHF3：R23 C2H3F2Cl: R142B H2O：R718 CO2：R744 12. 寫出與下列制冷劑的符號規(guī)定式相對應(yīng)的化學分子式(要求寫出過程) （1）R22 （2）R134 答：（1）R22符號規(guī)定式通式為R（m-1）（n+1）x m-1=2 n+1=2 x=

25、2 所以m=1 n=1 x=2 符號規(guī)定式通式為：CmHnFxCIy y=2m+2-n-x=2+2-1-2=1 所以R22的符號規(guī)定式為CHCIF2 （2）R134符號規(guī)定式通式為R（m-1）（n+1）x m-1=1 n+1=3 x=4 所以m=2 n=2 x=4 符號規(guī)定式通式為：CmHnFxCIy y=2m+2-n-x=4+2-2-4=0 所以R134的符號規(guī)定式為C2H2F4 13. 單級蒸汽壓縮式制冷實際循環(huán)與理論循環(huán)有何區(qū)別？ 答：單級蒸汽壓縮式

26、制冷實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別： 在實際循環(huán)中存在： （1）制冷劑在流動過程中會產(chǎn)生阻力壓降； （2）蒸發(fā)器出口蒸汽過熱 （3）冷凝器出口液體過冷； （4）壓縮機壓縮空氣的過程不等熵。 與理論循環(huán)相比，實際循環(huán)單位實際壓縮功增大，而壓縮機實際輸氣量減小。 14. 什么叫有效過熱？什么叫有害過熱？有效過熱對哪些制冷劑有利，對哪些制冷劑不利？ 答：有效過熱：即吸入蒸汽的過熱量全部來自冷藏貨物間內(nèi)的吸熱。如果吸入蒸汽的過熱發(fā)生在蒸發(fā)器本身的后部，或者發(fā)生在安裝于被冷卻室內(nèi)的吸氣管道上，或者發(fā)生在二者皆有的情況下，那么因過熱而吸收的熱量來自被冷卻空間，如吸入蒸汽的過熱熱全部來自冷藏貨

27、物間或客車室內(nèi)的西熱，因而產(chǎn)生了有用的制冷效果。這種過熱稱之為“有效”過熱。 有效過熱對R502 R600a R290 R134a等制冷劑有利，而對R22 和Nh3等制冷劑不利。 有害過熱：吸入蒸汽的過熱全部來自冷藏貨物間外。由蒸發(fā)器出來的低溫制冷劑蒸汽，在通過吸入管道進入壓縮機前，從周圍環(huán)境中（如冷藏貨物間之外）吸取熱量而過熱，制冷劑所增加的吸熱量Δq0r并沒有對冷卻對象產(chǎn)生任何制冷效應(yīng)，即沒有提高制冷裝置的有效制冷量，習慣上稱這種過熱為“無效”過熱。在這種吸氣過熱時，過熱度越大，制冷系數(shù)和單位容積制冷量降低越多，冷凝器的熱負荷也增加越多，故稱之為有害過熱。蒸發(fā)溫度越低，有害過熱越大

28、。 15. 什么是回熱循環(huán)？它對制冷循環(huán)有何影響？ 答：回熱循環(huán)就是讓蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸汽和高溫制冷劑液體在熱交換器中進行熱交換，使液體過冷，氣體過熱的循環(huán)。 回熱循環(huán)對制冷循環(huán)的影響： （1）可以保證制冷裝置的壓縮機運轉(zhuǎn)安全； （2）可以減小節(jié)流熱損失。 16. 蒸汽有害過熱對循環(huán)各性能參數(shù)有何影響？減小蒸汽有害過熱的措施是什么？ 答：蒸汽過熱對循環(huán)各性能參數(shù)的影響： 單位質(zhì)量制冷量q0不變； 單位理論功增大； 制冷系數(shù)減?。? 單位容積制冷量減??； 冷凝器的熱負荷增加。 減小蒸汽有害過熱的措施：吸氣管路用隔熱材料包扎起來。

29、 17. 什么叫過冷度？什么叫過熱度？ 答：過冷度：飽和溫度與過冷液體的溫度之差稱為過冷度。 過熱度：過熱蒸汽的溫度與飽和蒸汽的溫度之差稱為過熱度。 18. 蒸汽壓縮制冷用制冷劑是如何分類的？ 答：按化學結(jié)構(gòu)分有： 無機化合物（如R717等）；碳氫化合物（R600a、R290等）。②氟里昂（R22、R134a等）；③多元混合溶液（非共沸溶液有R407C等，共沸溶液有R502等）；按蒸發(fā)溫度和冷凝壓力分有：①高溫低壓制冷劑；②中溫中壓制冷劑；③低溫高壓制冷劑。按可然性和毒性分，分不可然、可然、易燃、低毒、高毒等組合類別。 19. 何為CFC類物質(zhì)？為何要限制和禁用

30、CFC類物質(zhì)？ 答：CFC類物質(zhì)就是不含氫的氟里昂。CFC物質(zhì)對大氣忠的臭氧和地球高空的臭氧層有嚴重的破壞作用，會導致地球表面的紫外線輻射強度增加，破壞人體免疫系統(tǒng)。還會導致大氣溫度升高，加劇溫室效應(yīng)。因此，減少和禁用CFC類物質(zhì)的使用和生產(chǎn)，已經(jīng)成為國際社會環(huán)保的緊迫任務(wù)。 20. 冷凝溫度變化和蒸發(fā)溫度變化分別對蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)有何影響？ 答：當蒸溫度一定時，隨著冷凝溫度的升高，則節(jié)流損失增大，制冷量減少，而軸功率增大，制冷系數(shù)降低；冷凝溫度下降，則節(jié)流損失減小，制冷量增加，功耗減少，制冷系數(shù)提高。 當冷凝溫度一定時，隨著蒸發(fā)溫度的下降，壓縮機制冷量減少，而軸功率與制冷系數(shù)視

31、情況而變。也減少。冷凝溫度不變時，制冷機在不同蒸發(fā)溫度下軸功率是變化的，而且與未變化前的蒸發(fā)溫度有關(guān)。當te由室溫逐漸下降時，制冷機的軸功率逐漸增大，te下降到一定值時，軸功率會達到最大值。如果蒸發(fā)溫度te繼續(xù)下降，軸功率逐漸減小。 二. 畫圖及說明 １．畫出制冷系統(tǒng)的基本原理圖及單級蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的理論循環(huán)壓焓圖和T-S，并說明其循環(huán)過程。 答：制冷系統(tǒng)的基本原理圖間圖1。 壓縮機的可逆絕熱過程是等熵過程，節(jié)流過程?？煽醋鳛榈褥蔬^程，則循環(huán)可用如下P-H和Ｔ-S圖表示。圖2 為單級蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的理論循環(huán)壓焓圖和T-S。 圖1 圖2

32、 ２．畫出蒸汽壓縮制冷回熱循環(huán)的P-H圖和Ｔ－Ｓ圖。 解：單級蒸汽壓縮制冷回熱循環(huán)的P-H圖和Ｔ-S圖如下圖所示： 三. 計算題 １．假定循環(huán)為單級壓縮蒸汽制冷的理論循環(huán)，蒸發(fā)溫度t0=－15℃,冷凝溫度為30℃，工質(zhì)為R12，試對該循環(huán)進行熱力計算。 （根據(jù)R12的熱力性質(zhì)圖表，查出有關(guān)狀態(tài)參數(shù)值： h1=345.8 kJ/kg v1=0.09145 m3/kg h3=h4=228.6 kJ/kg h2=375.1 kJ/kg t2=57℃） 解：該循環(huán)的壓焓圖如下所示： 1 單位質(zhì)量制冷量　　　　q0=h1－h(huán)5=345.8-228

33、.6=117.2 kJ/kg 　　2 單位容積制冷量　　　　qV= q0/ v1=117.2/0.09145=1281.6 kJ/M3 　　4 單位理論功     　 w0=h2－h(huán)1=375.1-345.8=29.3 kJ/kg 　　5 制冷系數(shù)　　　　　　　ε= q0/ w0=117.2/29.3=4.0 　　6冷凝器單位熱負荷　　　 qk=h2－h(huán)3=375.1-228.6=146.5 kJ/kg ２．有一氨壓縮制冷機組，制冷能力Q0為4.0×104KJ·h-1，在下列條件工作：蒸發(fā)溫度為-25

34、℃，進入壓縮機的是干飽和蒸汽，冷凝溫度為20℃，冷凝過冷5℃。試計算： （1）單位重量制冷劑的制冷能力； （2）每小時制冷劑循環(huán)量； （3）冷凝器中制冷劑放出熱量； （4）壓縮機的理論功率； （5）理論制冷系數(shù)。 解：查表得到制冷劑氨在-25℃時的P0=1.51585×105 pa，20℃時的壓力為Pc=0.85737 Mpa，15℃時的壓力為0.728785 Mpa。 首先在P—H圖（或T—S圖）上按照已知條件定出各狀態(tài)點。 查得 H1=1430KJ·kg-1 H2=1680KJ·kg-1 冷凝出來的

35、過冷液體（過冷度為5℃）狀態(tài)3¢的決定：假設(shè)壓力對液體的焓值幾乎沒有影響，從狀態(tài)3沿著飽和液體線向下過冷5℃，找到3¢¢，用此點的焓值近似代替3¢的焓值，由于過冷度是有限的，實際上3¢和3¢¢很接近，不會造成太大的偏差。3¢¢→4仍為等焓膨脹過程， H3`=H4=270kJ·kg-1 制冷能力 q0=H1-H4=1430-270=1160KJ·kg-1 制冷劑循環(huán)量 冷凝過程即2→3¢，放出熱量Q=（H3-H2）G=34.5(270-1690

36、)=-48645KJ·h-1 壓縮機功率 制冷系數(shù) ３.有人設(shè)計了一套裝置用來降低室溫。所用工質(zhì)為水，工質(zhì)噴入蒸發(fā)器內(nèi)部分汽化，其余變?yōu)?℃的冷水，被送到使用地點，吸熱升溫后以13℃的溫度回到蒸發(fā)器，蒸發(fā)器中所形成的干度為98%的蒸汽被離心式壓氣機送往冷凝器中，在32℃的溫度下凝結(jié)為水。為使此設(shè)備每分鐘制成750kg的冷水，求 1) 蒸發(fā)器和冷凝器中的壓力； 2) 制冷量（kJ/h）； 3) 冷水循環(huán)所需的補充量； 4) 每分鐘進入壓氣機的蒸汽體積。 解： （1） 從飽和水和飽和蒸汽表查得：蒸發(fā)器內(nèi)5℃水的飽和蒸汽壓p1=0.00872×105

37、Pa，冷凝器的溫度為32℃水的飽和壓力p2=0.0468×105Pa （2） 本裝置依靠5℃的冷水從室內(nèi)吸熱，從而升溫至13℃來降低室溫，故本裝置的制冷量為 Q0=G2（H5－H6）=G2CP（T5－T6） =750×4.184×（13－5） =25104（kJ/min）=1506240kJ/h （3） 對蒸發(fā)器作質(zhì)量衡算 G1=G3＋G2 （1） 對蒸發(fā)器再作能量衡算 G1H5=G3H1＋G2H6 （2） 聯(lián)立方程

38、（1）和（2）求得G3，即為冷水循環(huán)所需的補充量 G3= 從飽和水和飽和蒸汽表查得 H1（t=5℃，x=0.98）=2460kJ/kg，H5（t=13℃的飽和水）=54.（kJ/kg） 因此 GB==10.48（kg/min） （4） 從飽和水和飽和蒸汽表查得：5℃時的飽和蒸汽比容υg=147.12m3/kg；5℃時飽和水的比容υf=0.001m3/kg，則干度為0.98的蒸汽比容 υ=υgx＋υf（1－x）=147.12×0.98＋0.001×（1－0.98）=144.18（m3/kg） 最后得到每分鐘進入壓氣機的蒸汽體積為 V=G3υ=10.48×144.18=1511（m3/min） 21