冷基礎及工程-1

《冷熱源工程》期末考試（A卷）一、單項選擇題（每小題2分，共12分）1、“臭氧層消耗潛值”的英文縮寫是（D）。A.GWPB.GDPC.PAGD.ODP2、在蒸氣壓縮制冷循環四大部件中，用于使制冷劑降溫降壓的部件是（B）。A.壓縮機B.節流閥C.冷凝器D.蒸發器3、溴化鋰吸收式冷水機組，當冷卻水溫度過低時，最先發生結晶的部位是下列哪一個裝置？（D）A.發生器B.吸收器C.蒸發器D.溶液熱交換器4、進行鍋爐熱力計算時，通常采用燃料的（B）作為計算基準。A.高位發熱量B.低位發熱量C.物理熱D.潛熱5、風冷熱泵機組利用的天然低位能源是（A）。A.空氣能B.風能C.地熱能D.太陽能6、采用空調水蓄冷系統的主要目的是（C）。A.減少空調系統的初投資B.提高制冷機的COPC.合理用電，緩解電力負荷的峰谷差現象D.減少溫室氣體排放二、多項選擇題（每小題3分，共18分。多選、少選、錯選均不得分）1、以下節流機構中，具備調節進入蒸發器制冷劑供液量能力的有哪些？（BCD）A.毛細管B.浮球膨脹閥C.熱力膨脹閥D.電子膨脹閥2、為了降低排氣溫度、減少循環耗功量，改善單級蒸氣壓縮式制冷循環，可以采用的方法有（AC）。A.節流前液體再冷B.采用過熱循環C.采用多級壓縮D.提高冷凝溫度3、與蒸氣壓縮式制冷相比，吸收式制冷的特點包括（ABCD）。A.能量補償方式不同B.采用無機物工質，無ODP破壞C.運動部件少，噪聲低D.制冷工質不同4、燃煤鍋爐的熱損失主要包括排煙熱損失以及（ABCD）。A.氣體不完全燃燒熱損失B.散熱損失C.固體不完全燃燒熱損失D.灰渣物理熱損失5、可供熱泵利用的低位熱源主要有（ABCD）。A.空氣B.土壤C.水體D.太陽能6、蓄冷系統的部分負荷蓄冷運行控制策略主要包含（ABC）。A.制冷機優先B.蓄冷裝置優先C.優化控制D.鍋爐優先三、判斷題（每小題2分，共10分。正確打√，錯誤打×）1、我國建筑運行碳排放占全國總碳排放量的比重較大，冷熱源工程與“雙碳”目標密切相關。（√）2、制冷劑在蒸發器中沸騰汽化的溫度為5℃，相同壓力下壓縮機的吸氣溫度為12℃，則吸氣過熱度為7℃。（√）3、過熱損失增加，或者節流損失增加，都將導致單位質量制冷劑的制冷量減少。（√）4、用于判斷煤的燃燒特性和進行煤的分類的燃料成分分析基準是干燥基。（×）5、太陽能制冷系統只能通過光伏發電驅動機械壓縮式制冷機運行，無法直接利用熱能驅動制冷。（×）四、簡答題（共5題，共37分）1、（5分）離心式壓縮機運轉時出現的氣體來回倒流撞擊的現象稱為“喘振現象”。試簡述發生喘振現象的主要原因及防止該現象的常見措施。答：原因：冷凝壓力過高或吸氣壓力過低；冷負荷降低，制冷機制冷量變小，制冷劑流量變小。（3分）措施：運轉中保持冷凝壓力和蒸發壓力的穩定；采用熱氣旁通調節法進行能量調節。（2分）2、（6分）鍋爐的正平衡效率和反平衡效率分別是如何計算的？（請寫出基本思路或公式依據）。答：正平衡效率：直接測定鍋爐的有效利用熱量和輸入熱量。公式基本思路：正平衡效率=鍋爐有效利用熱量/燃料輸入熱量。（3分）反平衡效率：通過測定鍋爐的各項熱損失來求得效率。公式基本思路：反平衡效率=1-（排煙熱損失+氣體不完全燃燒熱損失+固體不完全燃燒熱損失+散熱損失+灰渣物理熱損失）。（3分）3、（6分）根據能量守恒原理，解釋為什么熱泵的供熱系數總是大于1？答：熱泵的供熱系數COP根據能量守恒，系統提供的總熱量Qh等于消耗的機械功（或電能）W加上從低位熱源（環境）中吸收的熱量QL，即因此，供熱系數COPh=1+4、（8分）畫出單效溴化鋰吸收式制冷系統中起到“壓縮機”作用的部件群示意圖，并簡要闡述這幾個部件的工作原理。答：繪圖：畫出包含發生器、吸收器、溶液泵、溶液熱交換器的循環回路即可。（2分）工作原理：吸收器：濃溶液吸收來自蒸發器的低壓氣態制冷劑，變成稀溶液并放出熱量。（1.5分）溶液泵：將稀溶液從吸收器加壓送到發生器完成溶液循環，維持連續工作。（1.5分）發生器：稀溶液被外部熱源加熱，產生高壓制冷劑蒸氣，自身變成濃溶液。（1.5分）溶液熱交換器：利用發生器出來的高溫濃溶液加熱泵送來的低溫稀溶液，回收熱量，提高熱力系數。（1.5分）5、位于寒冷地區郊區的某賓館建筑，建筑面積約4000m2，共5層，占地面積1000m2。附近有熱電廠和污水處理廠。其紅線范圍內的總體布置如圖所示，紅線內面積6000m2。該區域有天燃氣和電的兩種能源供應形式。請至少提出兩種可行的冷熱源方案，并簡要說明系統的優劣點及應用注意點。（13分）答：評分標準，答出兩個即可。方案一：土壤源熱泵系統+燃氣鍋爐輔助方案概述：利用室外廣闊的綠化地和停車場進行鉆孔，敷設垂直地埋管換熱器。采用土壤源熱泵機組承擔夏季供冷和冬季基礎供熱；利用天然氣設置燃氣鍋爐，負責提供全年生活熱水以及冬季嚴寒期的調峰供熱。優點：①能效高且環保：深層土壤溫度全年相對穩定，熱泵機組運行效率（COP）高。②充分利用場地：室外地埋管不影響地表綠化和停車場的正常使用，無室外冷卻塔，無噪聲，不影響賓館環境。缺點：初投資較高，主要集中在地埋管的鉆孔和管材鋪設工程。應用注意點：土壤熱平衡問題（核心考點）：寒冷地區冬季從土壤取熱量遠大于夏季排熱量，長年運行會導致土壤溫度逐年下降，降低系統能效甚至宕機。必須結合燃氣鍋爐進行冬季調峰，或在夏季利用太陽能/冷卻塔向土壤蓄熱，維持長周期的熱平衡。方案二：污水源熱泵系統+燃氣鍋爐方案概述：利用附近的污水處理廠，以處理后的城市污水（中水）或原生污水作為熱泵的冷/熱源。冬季提取污水熱量供暖，夏季將熱量排入污水中制冷。全年生活熱水同樣由燃氣鍋爐提供。優點：①運行成本極低：城市污水水量大、冬暖夏涼且溫度波動小，作為低品位熱源，熱泵運行極其高效。②節能減排政策支持：完美利用了周邊基礎設施的廢熱，屬于典型的城市可再生能源利用，通常可獲得政策補貼。③節省占地，無需大規模鉆孔打井。缺點：①受限于管網距離，若污水廠距離賓館較遠，引水/退水管網建設成本和水泵輸送能耗將急劇增加。②水質較差，易造成設備腐蝕和堵塞。應用注意點：防腐防堵換熱問題：由于污水水質復雜，必須采用專門的污水防堵換熱器（如寬流道換熱器），或者采用中介水循環系統（污水先通過板式換熱器與中介水換熱，純凈的中介水再進入熱泵機組），以保護核心制冷設備。方案三：熱電廠集中供熱+蒸氣壓縮式電制冷機組+燃氣鍋爐輔助方案概述：冬季利用附近熱電廠的余熱管網，通過汽－水或水－水換熱站為賓館提供集中供熱；夏季采用常規的電驅動蒸氣壓縮式冷水機組（如螺桿機或風冷熱泵）制冷；配置小型燃氣鍋爐保障非采暖季（夏季、過渡季）的生活熱水供應。優點：①系統成熟、初投資低：熱電聯產集中供熱是寒冷地區最可靠、最成熟的供暖方式，無需在熱源設備上投入過多資金。②運行管理簡單：常規冷水機組與換熱站技術非常成熟，維護保養容易。缺點：①冬季供熱受制于市政熱力管網的統一調度和收費標準，自主調節靈活性稍差。②未能充分利用場地內的地熱資源或污水廢熱等可再生能源。應用注意點：①必須核實熱電廠的熱力管網是否已覆蓋至該郊區，以及其供水參數是否滿足賓館要求。②熱電廠在非供暖季通常會進行檢修或停止供暖，因此必須獨立設置燃氣鍋爐，以解決夏季和過渡季賓館客房的生活熱水需求。五、計算題（共2題，共22分）1、R134a蒸氣壓縮式制冷系統，采用回熱循環，工質在題給工況下多變指數m=1.13，λ=0.94-0.085[(pk/p0)1/m-1]，冷凝溫度tk=30℃，冷凝壓力Pk=7.5810kg/cm2，冷凝器出口為飽和液體；蒸發溫度t0=-15℃，蒸發壓力P0=1.8622kg/cm2，回熱器出口氣體溫度t1=+15℃；吸氣比容v1=0.105m3/kg，吸氣點焓值584.9kJ/kg，排氣點焓值613.8kJ/kg，冷凝器出口飽和液體狀態點焓值448.0kJ/kg；系統制冷量φ0=62802kJ/h，若不考慮系統阻力損失和傳熱損失。試計算：（10分）（1）循環所需要的制冷壓縮機的理論排氣量；（2）如取壓縮機軸效率為0.70，試計算壓縮機所需要的軸功率。解：（1）計算壓縮機的理論排氣量（5分）：單位制冷量：q0=h1?h液=584.9?448.0=136.9

kJ/kg（1分）制冷劑質量流量：qm壓縮機容積效率：λ=0.94?0.085×[(7.5810/1.8622)理論排氣量：Vh（2）計算壓縮機所需要的軸功率（5分）：單位理論壓縮功：w=h理論耗功率：Pth=q實際軸功率：Pe=Pth評分標準：若結果保留小數位數不同導致尾數微小偏差，或直接用kW作為最終單位，公式/思路正確均應給滿分。2、（12分）某制冷劑蒸氣壓縮式制冷系統的制冷量為350kW，蒸發溫度t0＝0℃，冷凝溫度tk＝40℃，冷凝器出口制冷劑為飽和液態，蒸發器出口為飽和氣態。已知：壓縮機吸氣狀態參數為h1=1500kJ/kg；壓縮機排氣狀態參數為h2=1700kJ/kg；節流前后狀態參數為h3=h4=400kJ/kg。試畫出該制冷循環的圖；進行該制冷循環的熱力計算，求解以下參數：①單位質量制冷劑的制冷能力，②制冷劑質量流量，③冷凝器熱負荷，④壓縮機理論耗功率，⑤理論制冷系數，⑥制冷效率。解：（1）圖（3分）評分標準：如果畫成過熱循環、過冷循環或者回熱循環，均需要扣1分。（2）參數（9分）：①單位質量制冷劑的制冷能力：q=h1-h4=1500-400=1100kJ/kg②制冷劑質量流量：MR=Q/q=350/1100=0.318kg/s③冷凝器熱負荷：QR=MR（h2-h3）=0.318×（1700-400）=413.6kW④壓縮機理論耗功率