2025年大學(xué)第二學(xué)年（能源與動(dòng)力工程）制冷系統(tǒng)仿真試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填在括號(hào)內(nèi)。(總共10題，每題3分，每題選出答案后，用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。在試題卷上作答無(wú)效)1.以下哪種制冷循環(huán)是目前制冷系統(tǒng)仿真中最常研究的？（）A.壓縮式制冷循環(huán)B.吸收式制冷循環(huán)C.蒸汽噴射式制冷循環(huán)D.吸附式制冷循環(huán)2.在制冷系統(tǒng)仿真中，制冷劑的熱力性質(zhì)對(duì)系統(tǒng)性能影響很大，以下哪種制冷劑的導(dǎo)熱系數(shù)較高？（）A.R22B.R134aC.R717D.R410A3.制冷系統(tǒng)仿真中，壓縮機(jī)的性能曲線是重要的輸入?yún)?shù)，壓縮機(jī)的排氣量與以下哪個(gè)因素關(guān)系不大？（）A.壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速B.吸氣壓力C.制冷劑種類D.電機(jī)功率4.對(duì)于制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，其仿真模型需要考慮的主要因素不包括（）A.傳熱系數(shù)B.制冷劑流量C.空氣側(cè)阻力D.壓縮機(jī)壓縮比5.在制冷系統(tǒng)仿真中，冷凝器的熱交換效率與以下哪種情況關(guān)系最密切？（）A.冷卻介質(zhì)溫度B.制冷劑蒸發(fā)溫度C.壓縮機(jī)吸氣溫度D.系統(tǒng)壓力6.以下哪種方法不是制冷系統(tǒng)仿真中常用的數(shù)值計(jì)算方法？（）A.有限差分法B.有限元法C.蒙特卡洛法D.邊界元法7.制冷系統(tǒng)仿真中，膨脹閥的開度控制對(duì)系統(tǒng)性能有重要影響，膨脹閥的開度主要取決于（）A.蒸發(fā)器出口溫度B.冷凝器出口溫度C.壓縮機(jī)排氣溫度D.系統(tǒng)冷凝壓力8.對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的制冷系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性的有效方法是（）A.與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比B.增加模型復(fù)雜度C.更換仿真軟件D.減少輸入?yún)?shù)9.在制冷系統(tǒng)仿真中，制冷劑在管道中的流動(dòng)阻力計(jì)算需要考慮的因素不包括（）A.管道內(nèi)徑B.制冷劑流速C.管道材質(zhì)D.壓縮機(jī)效率10.制冷系統(tǒng)仿真中，系統(tǒng)的能效比（COP）與以下哪個(gè)因素關(guān)系最為直接？（）A.壓縮機(jī)功率B.制冷量C.冷凝器散熱面積D.蒸發(fā)器結(jié)霜情況第II卷（非選擇題，共70分）11.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述制冷系統(tǒng)仿真中建立物理模型的主要步驟。(10分)12.論述題：分析在制冷系統(tǒng)仿真中，如何考慮制冷劑與潤(rùn)滑油的相互作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響。(15分)13.計(jì)算題：已知某制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)吸氣壓力為0.1MPa，排氣壓力為1MPa，制冷劑為R134a，壓縮機(jī)的等熵效率為0.85，求壓縮機(jī)的理論壓縮比和實(shí)際壓縮比。(15分)14.材料分析題：材料：在制冷系統(tǒng)仿真研究中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)改變蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，制冷量和能效比會(huì)發(fā)生明顯變化。例如，將蒸發(fā)器的管徑減小，制冷劑流速增加，制冷量有所提高，但能效比略有下降；而增大蒸發(fā)器的翅片間距，空氣側(cè)換熱系數(shù)降低，制冷量下降，能效比也下降。問題：請(qǐng)分析蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)制冷系統(tǒng)性能影響的原理，并提出優(yōu)化蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)以提高系統(tǒng)性能的建議。(15分)15.設(shè)計(jì)題：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的家用冰箱制冷系統(tǒng)仿真模型，要求說明模型中主要部件的選擇及建模思路，以及如何驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。(15分)答案：1.A2.C3.D4.D5.A6.C7.A8.A9.D10.B11.首先確定系統(tǒng)的邊界，明確輸入輸出參數(shù)。然后對(duì)各個(gè)部件如壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥等進(jìn)行分析，建立其數(shù)學(xué)模型，包括能量守恒、質(zhì)量守恒等方程。接著考慮制冷劑的熱力性質(zhì)、流動(dòng)特性等因素。最后將各個(gè)部件模型整合起來，形成完整的系統(tǒng)物理模型。12.制冷劑與潤(rùn)滑油相互作用會(huì)影響系統(tǒng)性能。潤(rùn)滑油可能會(huì)溶解在制冷劑中，改變其熱力性質(zhì)，影響傳熱傳質(zhì)。在仿真中，要考慮潤(rùn)滑油的溶解性、粘度等特性。可以通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定潤(rùn)滑油在制冷劑中的溶解度曲線，在模型中設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。同時(shí)，潤(rùn)滑油會(huì)在管道和部件表面形成油膜，影響流動(dòng)阻力和傳熱系數(shù)，需通過經(jīng)驗(yàn)公式或?qū)嶒?yàn)修正來考慮這種影響。13.理論壓縮比=排氣壓力/吸氣壓力=1/（0.1）=10。設(shè)實(shí)際壓縮比為x，等熵壓縮功Wt=h2s-h1，實(shí)際壓縮功Wr=h2-h1，等熵效率η=Wt/Wr=0.85。根據(jù)R134a的熱力性質(zhì)表查出h1、h2s，再通過等熵效率公式求出h2，進(jìn)而求出實(shí)際壓縮比x。經(jīng)計(jì)算實(shí)際壓縮比約為8.5。14.蒸發(fā)器管徑減小，制冷劑流速增加，強(qiáng)化了管內(nèi)對(duì)流換熱，使制冷量提高，但流速增加導(dǎo)致流動(dòng)阻力增大，消耗的功增加，能效比略有下降。增大翅片間距，空氣側(cè)換熱系數(shù)降低，制冷量下降。優(yōu)化建議：綜合考慮管徑和翅片間距，找到一個(gè)既能保證一定制冷量又能使能效比較高的參數(shù)組合。例如，在保證制冷量滿足需求的前提下，適當(dāng)增大管徑以降低流速，同時(shí)合理調(diào)整翅片間距，提高空氣側(cè)換熱效率。15.主要部件選擇：壓縮機(jī)選用常見的往復(fù)式壓縮機(jī)，根據(jù)冰箱制冷量確定其型號(hào)。冷凝器采用風(fēng)冷式，根據(jù)散熱需求確