制冷技术最新进展总结

制冷技术最新进展 考试时间：第十七周周一，第三、四节 填空、简答、问答第一章1. 制冷工质的分类：（1）按化学成分分为-无机物（He、NH3、H2O、CO2）、氟利昂（R22、R134a、R407C、R410a）、烷烃类（R290、R600a）；（2）按组成分为-单一组分（CO2、R22、R600a）、混合工质，其中混合工质又分为共沸工质（R502、R507）和非共沸工质（R407C、R410a）2. 制冷工质的命名： 1）无机化合物：R7( XX ) XX分子量的整数部分 2）氟利昂和烷烃类 烷烃类分子通式：CmH2m+2 氟利昂分子通式：CmHnFxClyBrz 简写符号： R(m-1)(n+1)(x)B (z) n+x+y+z=2m+2 数值为零时省去不写 同分异构体在其最后加小写英文字母 3）非共沸混合制冷工质：R4( XX) XX命名的先后顺序号，从00开始。 共沸混合制冷工质：R5(XX) XX命名的先后顺序号，从00开始3. 氟利昂对大气的危害：1 对臭氧层的破坏和耗损 2 温室效应4. ODP 与GWP：ODP-臭氧层消耗指数(Ozone Depletion Potential) 相对于R11 GWP：全球变暖潜能值(Global Warming Potential)相对于CO25.制冷工质的替代路线：1 采用HFCs制冷剂替代；2 采用天然工质替代6 采用天然工质替代的理由：1、HFC物质的GWP太高，已列入京都议定书温室气体清单2、HFC 物质还可能有不可预测的后果 3、全球性环保问题比只有局域性伤害的可燃性更严重4、小型制冷 设备（冰箱）HC的泄漏量很少 5、相信21世纪将是天然工质的世纪 6、在小型的家用冰箱类制冷 设备中，可使用HC 7、大中型制冷空调设备，在没有证据表明其安全可靠时，拒绝使用HC ， 一般使用HFC及混合物、HCFC及混合物、 NH3 8、CO2开始使用7. 替代制冷剂实用性质研究：（1）制冷剂电气性质介电常数、导电率与击穿电压 （2）制冷剂与润 滑油和材料的相容性：:制冷剂/润滑油混合物的溶解度模型 、混合物的溶解度及对粘度的影响、油 添加剂对轴承负载能力、热稳定性、水解性、分子筛相容性及毛细管堵塞的影响、制冷剂/润滑油对 电动机材料的相容性 （3）压缩机的重新设计8. HFCs制冷剂的实用化： 1、 润滑油 （1） POE （Polyolester）聚酯油 ：linear type POE润滑性好，吸水性和水解性强;branched chain type POEhighly stable POE稳定性好;mixed POE稳定性好 (2)PVE （Polyvinyl ether）聚乙烯醚类化合物：优良的润滑性和弱的水解性 2、 提高COP （1）高效压缩机 （2）高效换热技术 （3）系统的优化设计及匹配（4）运行、使 用过程中的节能 第二章1. CO2制冷工质的性质：CO2是与环境最为友善的制冷工质、 良好的安全性和化学稳定性 、单位容 积制冷量相当高、优良的流动传热特性、CO2制冷循环的压缩比低、价格低廉、临界温度太低2. CO2跨（超）临界循环的研究和应用：以空气为冷、热源的制冷和热泵系统 、以水或盐水为冷、热 源的各种热泵系统 、复叠式制冷系统中用做低温级。3.CO2制冷循环亚/跨/超临界循环图（p-h图，T-S图） 1、亚临界循环 2、跨临界循环 3、 超临界循环 带膨胀机的跨临界CO2制冷循环4.带回热器的跨临界CO2制冷循环： 复叠式CO2制冷循环 5.CO2制冷压缩机 ：1）影响压缩机的指示效率的因素：吸、排气压力的损失、气体与气缸传热、气缸泄漏、余隙气体膨胀2）研究结果表明：气缸泄漏的影响最大，其余因素与之相比可以忽略 3）应用活塞环密封油润滑机制可以达到最低的泄漏率6.CO2换热器： （1）气体冷却器：1）CO2工作在超临界状态下：压力高、出口温度独立于出口压力、允许压降、管径2）CO2具有良好的传热性能3）制冷剂侧一般设计成较大的流量密度（6001200kg/m2s） （2）蒸发器 ：1）工作压力为3.57.0MPa（传统制冷剂压力的10倍左右）；2）流体特性和最优制冷剂质量流量及压降与传统制冷剂的不同；3）蒸发器发展趋势：1、管径、流量密度 换热系数 2、“平行流”式蒸发器具有较高的性能 7.CO2节流机构：涡流管辅助热交换器膨胀阀 1）利用膨胀机回收膨胀功是提高CO2跨临界循环效率的根本途径 2）膨胀机结构复杂 3）长期在湿工况下工作 ，对膨胀机的设计、制造带来了较大难度8.CO2跨临界循环应用前景 ：1、跨临界CO2汽车空调 、跨临界CO2制冷循环在热泵（热水器、干 燥器） 、食品冷藏冷冻 、商用制冷装置第三章1. 压缩机分类：往复活塞式、滚动转子式、单螺杆、双螺杆、涡旋式、离心式2. 各类压缩机优缺点： （1）活塞式制冷压缩机：历史最长 (>100年)、技术成熟；适应的压力广，压力不随输气量变化； 变工况性能好；结构复杂，零部件多；转速不能太高，变频特性不好 （2）滚动转子压缩机：绝大多数为全封闭型，制冷量<10kW；运转平稳，摩擦损失小，可靠性高 ；无吸气阀，吸气过热小，几乎无余隙气体膨胀过程输气系数高；零部件少，易损件少，结构简单，体积小，重量轻 ；适于高效大批量生产；制造、装配精度要求高；在热泵工况下运行时，由于压比大，造成内部泄漏量增加 ；对于单缸机器，转矩峰值较大，滑片仍然是易损部件 （3）涡旋压缩机：结构简单，零部件少，无吸、排气阀，易损件少，体积小；采用柔性结构，抗杂 质与液击能力强，可靠性高；可高速运转，变速性能好 ；吸、排气过程几乎连续进行，气流脉动 小 ；涡旋盘的加工要求高，需专用加工设备和技术；由于工作腔密封与零部件强度条件的限制， 排气压力不宜过高 （4）双螺杆式制冷压缩机：高速运转，体积小，重量轻，无往复惯性力；零部件少，易损件数仅为 往复活塞式压缩机的1/10，无吸、排气阀，可靠性高；能适应较大压缩比，对湿行程不敏感；能 量 调节性能好，可实现10%100%范围内的有级或无级调节；易实现自动控制，操作、维修方便； 造价高，价格高于同等容量的活塞压缩机；由于受转子开度及轴承寿命等方面的影响，排气压力一 般不能超过4.5 Mpa ；一般在容积流量大于0.2m3/min时，其优越性才能显现出来，不适宜小流量 范围的使用。 （5）离心式制冷压缩机：单机制冷量大：1163kW8440kW；结构紧凑，重量轻：1/51/8 ；运转惯性力小，振动小 ；磨损零件少，易损件少，可靠性高，寿命长，维修费用低 ；润滑油几乎 不随制冷剂带入制冷系统 ；不易在高压比下运行（如热泵工况，目前，适应于蓄冰工况下的离心式制冷压缩机仅有特灵生产的3级压缩机组） ；压缩机的加工水平要求高，技术难度较大 ；不适于小冷量范围运行 第四章1. 吸附现象：吸附过程中放出热量（吸附热），脱附过程中吸收热量（脱附热）；p 、T ，吸 附量， 通过降低压力或提高温度达到脱附目的；吸附剂对不同的气体有不同的吸附 作用，具有选择性2. 吸附式制冷原理及循环过程：12 等容脱附吸附床吸收热量 Qh23 等压脱附（冷凝） 吸附床吸收热量 Qg34 等容吸附制冷剂放出热量 Qce41 等压吸附（蒸发） 制冷剂吸收热量 Qref 基本的固体吸附式制冷系统： 吸附床（发生器）；冷凝器；蒸发器3. 两床基本循环连续制冷系统：基本系统：间歇制冷两床系统：连续制冷、吸附床温度波动过大、解吸周期<<吸附周期4. 固体吸附式制冷系统的研究： 1）吸附工质对：（1）对吸附剂的要求：吸附量大；吸附容量对温度变化敏感；吸附剂与吸附质相容 （2）对吸附质（制冷剂）的要求：单位体积蒸发潜热大；合适的冰点；适当的饱和蒸汽压；无毒、 不可燃、无腐蚀性；良好的热稳定性 2）常用的吸附工质对：（1）物理吸附工质对：活性炭甲醇/氨；沸石水；硅胶水（2）化学吸 附工质对：氯化钙氨；氯化锶氨；氯化钙甲醇 活性炭甲醇： 吸附量大、对温度变化敏感、汽化潜热大、解吸温度不高（100左右）、吸附热较低；太阳能吸附 制冷中应用最广的工质对；65 < 解吸温度 < 150；甲醇有毒，不利于广泛应用 沸石水工质对 ： 解吸温度范围较宽（70250）；冷凝温度升高对制冷量和系统的影响不大，使系统对环境的适应 能力强 ；分子筛的吸附量对温度变化不是很敏感，需要较高的脱附温度 ；系统蒸发温度大于0， 不能用于制冰；采用真空系统，对真空密封性要求很高；蒸发压力低也使得吸附过程较慢 5. 吸收式机组的分类 ： 1）用途 ：冷水机组-供应冷水 ；冷热水机组（热泵机组）-交替或同时供应冷水和热水 2）工质对： 氨/水-采用NH3/H2O工质对（氨吸收式）； 水/溴化锂-采用H2O/LiBr工质对（溴化锂吸收式） 3）驱动热源： 蒸汽型：利用蒸汽的潜热；热水型：利用热水的显热；直燃型：利用燃料的燃烧热； 余热型：利用工业或生活余热 4）驱动热源的利用方式 ：单效：热源在机组内被直接利用一次；双效：热源在机组内直接和间接地二次利用；多效：驱动热源在机组内被直接和间接地多次利用；多级发生：驱动热源在多个压力不同的发生器内被多次直接利用 5）低温热源利用方式 ：第一类热泵：从低温热源吸热，输出热的温度低于驱动热源提升热的量；第二类热泵：向低温热源放热，输出热的温度高于驱动热源提升热的质（温度）；多级吸收：有多个蒸发温度，吸收剂在多个不同压力下吸收 6. 吸收制冷（制热）循环的研究 ： 提高循环的性能系数，降低能源的消耗：冷剂蒸汽凝结热的多次利用；吸收热的利用；三效溴化锂 吸收式冷水机组、复叠循环、复合循环、GAX循环及辅助循环第五章1. 空冷技术的扩大功能、增加及应用范围：2. 空冷技术的发展历程的目前水平： 1）在普通制冷空调温区：COPAIRCOPCOM 2）在-50-80： COPAIRCOPCOM 3）-80以下温区： COPAIRCOPCOM3. 空冷技术的优点：系统流程和设备简单，气密性要求低，维护操作简单；流程比较灵活，适应性强； 制冷量及用冷温度容易调节；工质是空气，取之不尽而又无害，随着CFCs工质的 禁用，空气制冷机的这个优势更加突出。4.空冷的基本循环： 基本系统：空气压缩机、冷却器、膨胀机、用冷装置 理论循环（逆Brayton循环）：由两个等压过程和两个等熵过程组成（12s34s1） 实际循环：由两个等压过程和两个多变过程组成（12341） COP的计算：5. 回热循环与基本循环的比较： 1）在相同工作温度范围条件下COP相同 2）回热循环的工作压力范围 3）Wc 、We 4）压缩机和膨胀机内各种损失的绝对值 小流量、小焓差、效率较低 5）实际回热循环的COP > 实际无回热循环COP纯径流式向心涡轮流式轴流式6.涡轮的分类：大流量、大焓差、效率较大加工制造复杂径一轴流式涡轮径流式离心涡轮流式第七章1. 空调器（机）的种类： 1）房间空调器（ 14 Kw）：单冷型；热泵型；辅助电热型 2）单元式空调机：冷型（冷风机）；热泵型 3）单元式冷（热）水机组：单冷型；热泵型 4）多联式空调机组（系统）：单冷型；热泵型；热回收型 5）家用中央空调机（组）： 1、水系统末端装置：空气源冷（热）水机组；空气源冷水机组热水炉（或其他热源）；地源 冷（热）水机组；水源冷（热）水机组；直燃型溴化锂冷（热）水机组 2、风系统：空气源热泵机组；冷风机其他热源；地源热泵机组；水源热泵机组2.热泵的工作原理与分类：电能热能燃料空气源热泵： 从空气中吸取热量Q0 水源热泵： 从水中吸取热量 Q0土壤源热泵： 从土壤中吸取热量 Q0太阳能热泵： 从太阳能中吸取热量 Q03. 各类热泵的特点：（1）空气源热泵：夏季制冷，冬季制热，一机两用，设备的利用率高；夏季制冷时不需要冷却水系统，省去了冷却塔，机组安装简单，可置于屋顶；广泛应用在房间空调器、户用空调、中大型建筑物；空气热容量小，为了从空气中获取所需的热量，换热器的体积大，风机的风量也大；空气温度（冬季）Qk 与建筑物的供热需要不匹配 COP 室外换热器表面会结霜-严重影响换热器的正常工作；除霜过程对机组的正常供热产生负面影响；对压缩机及四通阀的稳定运行利热泵可靠性（2）水源热泵：从水中吸取低位热能，水源温度稳定（冬季1022，夏季1830）；机组效率高，COP3.54.4；冬季制热、夏季制冷，也可供生活用水，一机多用，设备利用率高；水源热泵系统设计、自控简单，运行可靠；可利用地表水、地下水、废水及建筑物内部水源（水环热泵） （3）土壤源热泵：土壤是一个大蓄热体，在地下的一定深度下，土壤的温度变化很小；通过地下换热器（埋管）与大地进行热交换，通过水循环实现地下能量与制冷剂系统的能量交换机组效率高，COP3.54.4；地埋管受地质条件影响大；地下埋管的施工条件复杂，换热器体积大，系统造价较高； 土壤源热泵机组有水水式热泵机组、水气式热泵机组