制冷原理与设备

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个人介绍

制冷原理与设备

提供学校：	青岛大学
课程编号：	C05080501013

课程介绍

主要内容包括制冷系统的组成、热力学原理、制冷循环、循环计算、制冷机特性的理论分析和计算、热交换器、制冷剂及第二制冷剂、热泵技术原理等。核心内容主要包括：

1）制冷方法与制冷循环
2）制冷剂的性质
3）制冷机械与设备

教学大纲

制冷原理与设备

RefrigerationTheory and Equipment

【课程编号】C05080501013 【课程类别】专业必修或选修

【总学时数】48 【周学时数】3

【学分数】3 【先修课程】工程热力学、传热学、流体力学

【适用专业】能源与动力工程专业（制冷方向）、食品工程

一、课程的性质及任务

本课程主要研究获得低温的方法及循环的原理，设备结构和性能特性，系统流程和设计，新工质的性质及使用等。设置本课程的目的是使学生理解蒸汽压缩式制冷和吸收式制冷的原理；知道各种设备的结构及原理；常用制冷剂的性质以及制冷系统分析计算。通过本课程的学习，学生初步能够利用制冷原理的知识对制冷设备的运行和设计提出可行的方案，具有设计制冷设备的基本能力。

二、课程目标与要求

（1 ）课程目标

1）使学生清楚知道各种制冷的基本方法和原理，理解能源环境与可持续发展在制冷领域的重要性，初步具备经济环保制冷系统的方案设计能力；

2）使学生能够利用学过的传热学、热力学和流体力学的理论知识分析制冷系统中各个环节的热力完善程度和热力学特性，具有对蒸汽压缩式、吸收式、热电制冷系统热力过程的计算和分析能力；

3）能够初步提出制冷系统安全、可靠、经济性运行的改进措施，初步具备应用理论知识分析工程技术问题的能力。

（2）课程目标达成度的评价

1）课程目标1，在理论课环节进行能力培养，在作业中有所涉及。主要通过平时测验中专业术语解释、简答题、选择题等形式进行考核。

2）课程目标2，在理论课环节进行能力培养，在作业中有一定的应用要求，通过实验的形式进行实践加强。通过课堂讨论、实验报告和期末考试中图解分析题和计算题等形式的进行考核。对考试成绩进行分析，对学生掌握教学内容的程度做出评估，给出课程目标达成度的定量评价结果。

3）课程目标3，在理论课环节进行能力培养，在作业中有所涉及。通过课堂讨论、期末考试的进行考核。对考试成绩进行分析，对学生掌握教学内容的程度做出评估，给出课程目标达成度的定量评价结果。

三、教学内容、要求和学时分配

（一）绪论 学时：4

教学内容：本课程的课程目标、内容及特点、考核方式等；制冷的概念、制冷原理及设备相关的理论基础、制冷技术的发展，制冷技术应用，几类常用制冷的方法。

思政元素：老一辈科学家和制冷技术专家吴元炜、吴业正等为我国的制冷技术发展所做出的重要贡献，学生应具有为我国制冷技术的发展努力奋斗的决心。

教学要求：知道制冷的概念、《制冷原理及设备》研究的内容及理论基础、制冷技术的发展，认识制冷技术应用，掌握几种常用制冷的方法。

重点、难点：制冷的概念、《制冷原理及设备》研究的内容及理论基础、制冷技术的发展，制冷技术应用，几种常用制冷的方法。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论

（二）第一章 蒸气压缩式制冷循环 学时：10

教学内容：由逆卡诺循环的原理导出制冷系数、热力完善度，变温热源的逆向循环，热泵的应用。理论循环与逆卡诺循环的区别及因此带来的影响，制冷剂的压焓图，借助压焓图和温熵图分析液体过冷、吸气过热及回热循环对制冷循环的影响。蒸气压缩制冷理论循环的热力计算的步骤和方法。

教学要求：掌握由逆卡诺循环的原理导出制冷系数、热力完善度方法，知道变温热源的逆向循环，熟知热泵的应用。掌握理论循环与逆卡诺循环的区别及因此带来的影响，掌握制冷剂的压焓图，学会在压焓图和温熵图上分析液体过冷、吸气过热及回热循环对制冷循环的影响。重点掌握理论制冷循环的热力计算的步骤和方法。

重点、难点：制冷剂的压焓图，在压焓图和温熵图上液体过冷、吸气过热及回热循环对制冷循环的影响。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论、习题课及讨论

（三）第二章 制冷剂与载冷剂 学时：4

教学内容：对制冷剂的要求、常用制冷剂的分类和命名；常用制冷剂的性质，与润滑油、与水的互溶性及因此带来系统上的区别。制冷剂与环保，ODP与WGP。氯氟碳化合物对臭氧层的破坏，氯氟碳化合物的禁用及其对策。常用制冷剂的性质和应用。载冷剂的作用和对载冷剂的要求，常用载冷剂的性质，盐水溶液的浓度与温度曲线图。

思政元素：制冷、制冷剂与环境保护，全球环保与中国的大国责任担当，“碳达峰”、“碳中和”与专业和行业的关系，专业学习和将来的职业发展要考虑到环境、能源、社会的可持续发展。

教学要求：熟知对制冷剂的要求、常用制冷剂的分类和命名；熟悉常用制冷剂的性质，尤其是与润滑油、与水的互溶性及因此带来系统上的区别。知道制冷剂和制冷技术对环保的意义以及国际社会为此所做的努力，氯氟碳化合物的禁用及其对策。知道载冷剂的作用和对载冷剂的要求，常用载冷剂的性质，熟悉盐水溶液的浓度与温度曲线图。

重点、难点：常用制冷剂的分类和命名；常用制冷剂的性质，尤其是与润滑油、与水的互溶性及因此带来系统上的区别。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论

（四）第三章 双级和复叠式蒸气压缩式制冷循环 学时：6

教学内容：采用双级和复叠制冷的原因，一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环以及一次节流、不完全中间冷却的双级压缩制冷循环、循环原理图及循环在压焓图、温熵图上的表示，两种循环各自适用的制冷剂、系统结构和特点，补气增焓技术。制取低温的复叠式蒸汽压缩制冷循环，自复叠制冷循环。

教学要求：掌握一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环以及一次节流、不完全中间冷却的双级压缩制冷循环、循环原理图及循环在压焓图、温熵图上的表示，熟悉两种循环各自适用的制冷剂。理解制取低温的复叠式蒸汽压缩制冷循环。

重点、难点：制冷循环、循环原理图及循环在压—焓图上的表示，补气增焓和自复叠制冷循环。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论

（五）第四章 溶液热力学基础 学时：2

教学内容：溶液的性质、相律、相图，二元溶液的焓浓度图，溶液的溶解与结晶、吸收与解析、蒸馏与精馏、混合与分离、节流过程。二元溶液的焓浓度图。

教学要求：知道溶液的性质、相律、相图，二元溶液的焓浓度图。理解二元溶液的焓浓度图。理解溶液的溶解与结晶、吸收与解析、蒸馏与精馏、混合与分离、节流过程

重点、难点：二元溶液的焓浓度图，溶液的蒸馏与精馏、节流过程。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论

（六）第五章 溴化锂吸收式制冷 学时：8

教学内容：溴化锂水溶液的性质和P-t、h-W图表。溴化锂吸收式制冷机的工作原理，循环过程在h-W图上的表示，溴化锂吸收式制冷的热力计算的步骤和方法。双效溴化锂吸收式制冷机，直燃式溴化锂吸收式冷、热水机组，两级溴化锂吸收式制冷机工作的原理，吸收式热泵。

教学要求：认识溴化锂水溶液的性质和图表。掌握溴化锂吸收式制冷机的工作原理、循环过程在焓浓度图上的表示。熟悉溴化锂吸收式制冷的热力计算的步骤和方法。熟悉双效溴化锂吸收式制冷机、直燃式溴化锂吸收式冷（热）水机组、两级溴化锂吸收式制冷机、吸收式热泵工作的基本原理。

重点、难点：循环过程在焓浓度图上的表示。第二类吸收式热泵。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论

（七）第六章 低温制冷技术基础 学时：2

教学内容：低温与制冷，产生低温的方法，气体液化热力学理想系统。林德-汉普逊系统、带预冷的林德汉普逊系统、双压林德系统，带膨胀机的克劳特系统、双压克劳特系统、海兰德系统、咔皮查系统，复叠式系统。低温气体的液化系统的工作过程和特点。

教学要求：知道低温与制冷的差别以及产生低温的方法，理解气体液化热力学理想系统和实际低温气体液化系统及方法。

重点、难点：气体液化系统的结构形式多，学生应重点掌握基本的系统如林德-汉普逊系统、克劳特系统。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论

（八）第七章 制冷机的热交换设备和辅助设备 学时：8

教学内容：各种制冷机用热交换器的结构形式、特点和传热传质强化技术和原理。冷凝器的选择计算。蒸发器和冷凝器的热力和传热计算。

毛细管、热力膨胀阀和热电膨胀阀等膨胀机构的结构和工作原理：内平衡式与外平衡式热力膨胀阀的工作原理及它们的区别；热力膨胀阀阀体、感温包、外平衡管的安装及热电膨胀阀的安装；电子膨胀阀的结构组成、特点及应用方法；毛细管的结构和使用中应该注意的事项。

各种其他辅助设备的结构和作用、使用场合和安装位置。

教学要求：理解各种制冷机用换热器的结构特点和传热传质强化原理。掌握冷凝器的选择计算。熟悉热力膨胀阀、热电膨胀阀、毛细管的结构和工作原理。学会选择合适的膨胀机构。知道各种辅助设备的结构和作用、使用场合和安装位置。

重点、难点：内平衡式热力膨胀阀与外平衡式热力膨胀阀的工作原理及它们的区别，电子膨胀阀的应用。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论

（九）第八章 小型制冷装置 （课堂反转部分）学时：4

教学内容：小型制冷装置的系统结构、工作过程和原理。

教学要求：学生查找各种小型制冷装置，制作ppt，讲述工作原理及应用。

重点、难点：讲清楚各种制冷装置的系统结构和工作原理。

实验课、习题课、讨论课等教学形式：理论与讨论

四、课内实验

4.1本课程实验教学的地位和作用

《制冷原理与设备》是一门应用性、实践性很强的课程，实验是验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识的必要环节。通过实验，培养学生的认识水平、实际操作和应用开发的能力，为将来从事热力发电厂的科学研究、技术改进、生产管理等工作奠定必要的理论基础和实际技能。

4.2教学基本要求

加强学生对常见的蒸汽压缩式制冷系统的系统、结构原理和故障分析、运行调节等方面的认识、理解和动手能力。

4.3实验内容

实验一、实验名称：一机二库运行调节综合实验（4学时）

实验内容：认识一级二库制冷系统的组成和工作过程；动手调节实验台，使实验台的运行满足调节目标要求；模拟制冷系统中常见的堵塞、制冷剂缺少等故障，观察系统的现象，分析现象的原因。

教学要求：训练学生理论知识与实践联系的能力和动手操作的能力。

重点、难点：调节运行实验需要的不仅仅是专业知识，还有分析问题的能力和足够的耐心。

实验二、实验名称：变频空调的运行调节实验（2学时）

实验内容：让学生认识变频空调的系统组成及原理，知道变频空调的系统工作过程。

教学要求：让学生能够把学过的理论知识与实验系统中的具体设备和系统能够对应起来，并能够分析系统的运行控制过程和原理。

重点、难点：变频控制器的原理和工作过程。

4.4 教学文件及教学形式

教学文件：《制冷实验指导书》。实验报告学生自拟。

教学形式：本课程实验为认识性实验、验证性实验。验证性实验为虚拟仿真实验，是备选实验，依赖于在线公开课程的网络资源情况而定。

4.5实验成绩评定

根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定，给出成绩。实验成绩占本课程总成绩5％，对缺实验成绩者，本课程不予通过。

五、教材与学习资源

教材：

《制冷原理及设备》（第4版），吴业正编著，西安交通大学出版社，2010年。

参考书：

《制冷原理与技术王如竹》，丁国良，吴静怡，连之伟，谷波，科学出版社，2003。

《制冷与低温技术原理》，吴业正编著，高等教育出版社，2005。

《制冷原理与装置》，郑贤德编著，机械工业出版社，2003年。

六、考核方式

期末考试采用闭卷形式进行。最终考核成绩包括平时成绩和期末考试成绩，占比为50%：50%。程成绩依据学生在各教学环节表现综合评定，各部分的比重和与课程目标关系分别为：

考核环节	比重	与课程目标关系
平时成绩	45%	课程目标1，2，3
实验成绩	5%	课程目标1
期末考试	50%	课程目标1，2，3
总计	100%

平时成绩评分标准为：

考察点	占比	优	良	中	差
课堂测试（含作业）	70%	按照测试成绩换算为百分制计
单元测试	20%	按照测试成绩换算为百分制计
课堂报告	5%	PPT制作较好，讲解清晰正确	PPT制作较好，讲解较清晰正确	PPT制作基本可以，讲解较正确	PPT制作基本不清，讲解不正确
课堂表现	5%	课堂纪律好，回答问题积极正确	课堂纪律好，回答问题积极	课堂纪律较好，不回答问题	课堂不认真听讲，玩手机等