同时达到降温降压的目的,不能保证空气压缩制冷循环正常工作。
3.如图8-9所示,若蒸汽压缩制冷循环按照1-2-3-4-6-1运行,循环耗功量没有变化仍为h1-h2, 而制冷量则由h1-h5增大为h1-h6。可见这种循环的好处是明显的,但为什么没有被采用?
答:如图8-8,蒸气压缩制冷循环一般采用空气冷却,冷凝器出口的工质为饱和液体状态(4点),温度接近环境温度。若要实现4-6熵减过程,需外加温度低于环境温度的外加冷源实现4-6的放热过程,而循环本身目的即是制冷,这样做是没有实际意义的。
4.制冷循环与热泵循环相比,它们之间的异同点是什么? 答: 制冷循环与热泵循环相同之处在于它们都是逆循环。 不同之处在于工作的温度水平。制冷循环是在比环境温度低的某一个工况下(或低温冷源)吸热,将热量释放到环境(高温冷源)中,其目的是制冷;热泵循环则是从环境(低温热源)中吸热,将这部分热量释放到比环境温度高的工况下(高温热源),其目的是制热。由此,制冷循环和热泵循环的热工性能系数计算方法也有所不同:
?COP?h?
QhQc?W??1??COP?c WW5.逆向卡诺循环的高温热源与低温热源之间的温差越大越好,还是越小越好?与正向卡诺循环的情况是否相同?
答:逆向卡诺循环与正向卡诺循环情况不同,高温热源与低温热源温
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差越小越好。温差越小,耗功越小,制冷(热)系数越大。
6.为什么要首先限产直至禁用CFCs物质?
答:主要是出于保护环境,减小臭氧层破坏的目的出发。由于CFCs(氯氟烃类)物质中的氯游离成氯离子并与臭氧发生连锁反应,使得臭氧的浓度急剧减小,严重破环同温层中的臭氧。
7.吸附式制冷为什么引起人们的注意?
答:吸附式制冷是一种利用多孔固体表面吸附现象的制冷系统。该系统不消耗电能、无运动部件、系统简单、没有噪声、无污染、安全可靠、投资回收期短。它可以利用工业余热、地热以及太阳能作为热源。显而易见这些热源的温度都不高,但是即使在冷凝温度较高的条件下,循环仍然可以获得比吸收式制冷循环更高的性能系数。随着能源危机的加剧,吸附式制冷正在引起国内、外科技人员的注意,力求在家用冰箱、空气调节等方面有所突破。
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第九章 思考题参考答案
1.9-1节所讲内容除理想气体外,对非理想气体混合物是否适用? 答:9-1节中(287-289)所述内容是建立在质量守恒定律基础上的,与是否为理想气体无关,因此都适用于非理想气体。
2.理想混合气体的比内能是否是温度的单值函数?
答:根据理想气体比内能的计算公式,u???i?ui?T?,虽然每一个组元的内能是温度的单值函数,但是混合气体的内能还是组元所占份额以及组元种类的函数,因此不是温度的单值函数。
3.理想混合气体的?cp?cv?是否仍遵循迈耶公式? 答:对于一个组分固定不变的理想气体混合物,有:
cp?dhd???ihi???dTdT??dh???d?u?pv?????duiiiiidTdT??dTii??idpiv???dT?d???iui?dT?R?dT???mi?MidT???cv??Rm1??i???M??i??cv?Rm?cv?RM
其中M为理想气体混合物的质量分数;R为理想气体混合物的气体常数,因此理想混合气体仍旧遵循迈耶公式。
4.凡质量成分较大的组元气体,其摩尔成分是否也一定较大? 答:根据换算公式:
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?ixi?Mi??i???M??i???iMi?M
对于一个组分固定的气体混合物,其质量分数M不变,某一个组元的摩尔成分的大小取决于其质量成分和质量分数;若质量成分大,摩尔成分不一定大。
5.为什么在计算理想混合气体中组元气体的熵时必须采用分压力而不能用总压力?
答:根据总参数的加和性:除总容积外,理想混合气体其他各种总参数都等于各组员气体在混合气体温度下单独占有混合气体容积时相应参数的总和。熵是状态参数,当其表示为温度和压力的函数时,对于理想气体的任一组元,都是处在混合气体温度和分压力(根据分压力定律)状态下,而不是在混合气体温度和总压力状态下(违背分压力定律)。
6.解释降雾,结霜和结露现象,并说明它们发生的条件。 答:降雾、结霜和结露的基本原理是相同的。
降雾:白天太阳照射地面,地面吸收并积蓄了大量的热。夜间,热就开始向空中散发而使地面温度降低。正常情况下,近地面层的大气由于吸收地面蒸发的水分,处于未饱和湿空气状态。如果近地面层的温度降至大气露点以下,就会使接近地面的湿空气达到饱和状态,也就是说该湿空气中水蒸汽含量达到极限。当超过这个极限,处于饱和湿
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空气状态的大气就会以烟尘为核心,凝结出细小的水滴,浮游于空中,如白气,是为雾。雾滴的直径在0.03毫米~0.04毫米。
雾的形成条件:1)发生在大气的近地面层;2)空气必须冷至露点以下;3)必须是无风或风力极微弱的情况下;4)有凝结核; 当然,也可以在环境温度不变的情况下,人为提高环境中水蒸气的含量,即提高湿空气中水蒸气的分压力,使大气达到饱和湿空气状态,甚至过饱和状态。进而处于过饱和状态的湿空气就会以大气中的烟尘为核心,形成雾。
结露:湿空气在较冷的物体表面上凝结成的水滴,这一现象多发生在夜间的户外。例如,天黑后植物或岩石等物体会放出热量而冷却。周围温暖、潮湿的空气,与物体相接触部分,达到饱和状态而成结晶水,附于其上便为露,它是属于液化的现象。
结露的条件:1)有成露界面;2)界面温度下降,使得与其接触的湿空气达到饱和(湿空气中水蒸气的分压力不变);3)进一步冷却,温度低于湿空气露点温度,部分水蒸汽冷凝,从而结露;4)结露是在界面上发生的气-液相变过程;5)冷凝结露过程中,湿空气中的水蒸气的分压力不断降低,但随时处于饱和状态。
结霜:当气温降至0℃以下,空气中的水蒸汽不经液态而凝华在地面物体表面呈白色的结晶体,叫做霜。霜一般出现于晴朗天气无风的夜晚或清晨。早霜多在晚秋出现,而晚霜则在早春时产生。霜的出现一般受局部地区影响很大,尽管在同一地区,同一时间里,不一定处处都见到霜。在有霜季节,往往伴随霜冻出现。霜是凝华的表现。
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