制冷原理与设备(Principle of Refrigerating and Equipment)

仙仙

        课程名：制冷原理与设备(Principle of Refrigerating and Equipment)  学分：3  学时：48  
课程类别：专业教育选修课  
开课学院：食品学院  所属基层教学组织：
曾任课教师：
        课程大纲：
一、课程性质与目的
    它是在学生修完“热工学”、“传热学”、“流体力学”等课程之后进行的一门关于制冷技术的原理与设备分类、结构和工作原理的专业方向选修课程，是热能与动力工程专业的骨干课程，也是体现学校专业特色的一门课程。其目的是使学生能顺利完成其他专业课的学习及毕业论文或设计。为今后从事制冷技术教学、科研、设计打下良好基础。
二、课程简介
    本课程主要阐述人工制冷的基本原理、制冷循环的特性、热力计算的方法以及典型制冷设备的机构特点、计算和选用方法。
    通过本课程的学习，要求掌握蒸气压缩式制冷循环的工作原理及热力计算方法；掌握单级、双级压缩制冷压缩机的工作原理及其热力计算方法；掌握各种制冷热交换器的结构特点及其计算方法；了解制冷系统中最常用的制冷剂和载冷剂的热物理性质和使用场合；了解制冷系统中常用辅助设备的工作原理与选用方法；了解吸收式制冷机的工作原理及其热力计算方法，这些部分跟工程实际结合较为紧密，有助于学生理论联系实际，对该课程产生浓厚的兴趣。
三、教学内容
绪论（2学时）
制冷的定义与分类；制冷发展史；制冷的应用
知识点：制冷的定义与分类。
思考题：简述制冷发展简史；制冷技术的应用领域。
第一章        制冷的热力学基础（2学时）
第一节        相变制冷
第二节        绝热膨胀制冷
第三节        制冷热力学特性
知识点：相变制冷、绝热膨胀、绝热节流、逆卡诺循环、压缩蒸气制冷循环、热泵循环。
重点：相变制冷
难点：制冷热力学特性
思考题：如何使用压--焓图？什么是逆卡诺循环和洛伦兹循环？制冷系数与热力完善度的异同点。
第二章        制冷剂、载冷剂和润滑油（4学时）
第一节        制冷剂概述
第二节        常用制冷剂特性
第三节        常用载冷剂
第四节        润滑油
知识点：制冷剂分类、制冷剂命名、对制冷剂的要求、制冷剂的环保要求、常用制冷剂的性质、对载冷剂的要求、常用载冷剂性质、润滑油分类。
重点、难点：常用制冷剂特性
思考题：制冷剂的发展简史；制冷剂的分类；对制冷剂的要求；有哪些常用制冷剂及其使用场合；常用载冷剂及其使用场合；对润滑油的要求。
第三章        单级压缩制冷循环（6学时）
第一节        单级压缩蒸气制冷机的理论循环
第二节        单级压缩蒸气制冷机的实际循环
第三节        单级压缩蒸气制冷循环的计算机计算
第四节        单级压缩蒸气制冷循环的特性分析
知识点：单级压缩蒸气制冷机的理论循环组成、热力学计算方法、单级压缩蒸气制冷机的实际循环、提高循环经济性的措施、实际循环的热力计算方法、温度变化对单级压缩蒸气制冷循环的特性的影响、制冷机的工况。
重点：单级压缩蒸气制冷机的理论循环
难点：单级压缩蒸气制冷循环的特性分析
思考题：什么是单位质量制冷量？什么是单位容积制冷量？冷凝温度和蒸发温度变化对单级蒸气压缩式制冷循环有何影响？什么是回热循环？什么是有害过热？
第四章        两级压缩和复叠式制冷循环（8学时）
第一节        概述
第二节        两级压缩制冷循环
第三节        两级压缩制冷循环运行特性分析
第四节        复叠式制冷循环
知识点：采用两级压缩制冷循环的原因、采用复叠式制冷循环的原因、两级压缩制冷循环的组成、热力学计算方法、两级压缩制冷循环运行特性分析、复叠式制冷循环的组成、热力学计算方法、复叠式制冷循环的一些相关问题。
重点、难点：两级压缩制冷循环运行热力分析
思考题：什么是两级压缩制冷循环？为什么要采用两级压缩制冷循环？两级压缩制冷循环有哪几种型式？两级压缩制冷循环的热力计算；为什么采用复叠式压缩制冷循环？
第五章        其他制冷循环（6学时）
第一节        吸收式制冷循环
第二节        压缩式气体制冷循环
第三节        气体涡流制冷
第四节        热电制冷
第五节        固体吸附制冷
知识点：吸收式制冷循环的特点、分类、工作原理、溴化锂吸收式制冷循环的工作流程及在h-ξ图上的表示、压缩式气体制冷循环的工作原理、气体涡流制冷的工作原理、热电制冷的工作原理、固体吸附制冷的工作原理
重点、难点：两级压缩制冷循环运行热力分析
思考题：什么是两级压缩制冷循环？为什么要采用两级压缩制冷循环？两级压缩制冷循环有哪几种型式？两级压缩制冷循环的热力计算；为什么采用复叠式压缩制冷循环？
第六章        制冷热交换设备（4学时）
第一节        概述
第二节        冷凝器
第五节        蒸发器
知识点：冷凝器分类和结构、蒸发器分类和结构。
重点、难点：各种型式的制冷热教换器
思考题：冷凝器、蒸发器在制冷系统中其什么作用？冷凝器、蒸发器分成哪几类？氟利昂用换热器和氨换热器在选材上的区别？重点、难点：吸收式制冷循环。
第七章        节流装置（6学时）
第一节        概述
第二节        手动节流阀
第三节        热力膨胀阀
第四节        毛细管
知识点：节流装置的工作原理与分类、手动节流阀的结构和优缺点、热力膨胀阀的工作原理、分类、特性曲线、毛细管的工作原理、特点和使用注意。
重点、难点：热力膨胀阀的工作原理。
思考题：节流装置的工作原理是什么？热力膨胀阀的分类及工作原理。如何安装热力膨胀阀？如何选用毛细管？
第八章        制冷辅助设备（4学时）
第一节        制冷剂的贮存、分离和净化设备
第二节        润滑油的分离和收集设备
第三节        制冷装置的管道及其隔热
知识点：各种相关制冷辅助设备的工作原理、结构、分类。
重点、难点：贮液器的分类。空气分离器的工作原理。油分离器的分类。
思考题：贮液器的分类。空气分离器的工作原理是什么？油分离器分为哪几类？集油器的作用是什么？
实验教学内容概况：
通过实验，加深学生对课堂理论教学关于蒸汽压缩式制冷循环的理解和印象；通过实验，培养学生有独立操作能力、综合应用知识的能力和严谨的科学态度。
实验分为演示性的实验和综合性的实验，尤其是综合性的实验要求学生综合运用所学的制冷原理的知识，设计实验方案，论证其可行性，然后通过操作，获取制冷工况的数据，最后经过数据分析验证实验假设。这对培养学生的创造性和动手能力极其有利。
实验报告要求：
1．记录姓名、班级、学号、小组编号、试验开始日期/时间
2．根据实验数据作图
3．实验结果分析及讨论
4．回答布置得思考题
主要仪器设备：
农业部冷库及制冷设备检验测试中心机房
希尔顿R711制冷实验装置及制冷制热实验台共计三套
实验指导书名称：
制冷原理与设备实验指导书（自编）
实验项目一览表

四、教学基本要求
1．课内教学活动对学生能力培养和安排
课内教学使学生了解制冷的基本方法及工作原理，以及依托lgP-h可以队制冷循环进行热力学计算和分析，让学生从解决实际问题的角度学习制冷技术，了解组成循环的各种制冷设备的结构、分类和工作原理。同时，安排一定时数的课堂讨论，使学生能相互交流、相互启发。
2．课外教学活动对学生能力培养的安排
部分教学内容采用现场教学的方式，增强学生对课本知识的感性认识；课外要求学生广泛阅读文献，既为课堂讨论做准备，更能使其拓展和加深所学知识。
五、教学方法
    本课程的教学方法在于有分别地将课堂教学、现场教学、教学实验与实习以及读书报告与交流讨论会融合在一起，让学生变被动为主动，同时促进教师不断进取，充实和完善教学内容，真正实现教学相长。
    考核方法主要采用闭卷方式，考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容，考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要概念的记忆、掌握程度，对有关理论的理解、掌握及综合运用能力。
    改革了以理论为主的考试方式，注重采用多样化考核方法，采用理论与实践并重、理论考核和实验考核相结合、集中考试和平时成绩评定相结合的综合评分方式。期末考核占总成绩的70%，实验能力考核占总成绩的10%，平时成绩占总成绩的20%。这样做不仅是对学生知识和能力的综合评价，推动学生的学习向良性方向发展，同时考试也是对教学效果的评价，促进教学工作的改善。
    布置习题的形式、习题量及批改要求：作业分为书面作业和口头作业两种形式，将批改所有学生的作业。
六、参考教材和阅读书目
1．参考教材
郑贤徳主编，制冷原理与装置，北京：机械工业出版社，2003
2．教学参考书
[1]张祉祐，制冷原理与设备，机械工业出版社，2001
[2]韩宝琦，李树林，2002，制冷空调原理及应用，北京：机械工业出版社
[3]韩宝琦，1999，制冷空调基础知识，北京：科学出版社
[4]徐世琼，新编制冷技术问答，1999，北京：中国农业出版社
[5]谢晶，食品冷冻冷藏原理与技术，2005，北京：化工出版社. ISBN 7-5025-6625-2/TS.249
[6]李松寿，徐世琼，朱富强等，制冷原理与设备，1988，上海：上海科学技术出版社
[7]陈光明，陈国邦，制冷与低温原理，机械工业出版社，2002
[8]尉迟斌、卢士勋、周祖毅主编，实用制冷与空调工程手册，2002，北京：机械工业出版社
[9]华泽钊，李云飞，刘宝林，2003，食品冷冻冷藏原理与设备，北京：机械工业出版社
[10]谢晶，陈维刚，制冷与空调技术（技师），2006，北京：中国劳动社会保障出版社       
[11]冷库设计规范GB50072-2001，北京
[12]ASHRAE，ASHRAE Handbook Refrigeration，2007，Atlanta GA：Inc.
[13]Gosney W.B.，Principles of Refrigeration，2001，Cambridge：Cambridge University Press
七、本课程与其它课程的联系与分工
    本课程是在学生修完“热工学”、“传热学”、“流体力学”等课程之后进行的一门关于制冷技术的原理及其设备组成的专业相关选修课程，是热能与动力工程专业的骨干课程，也是体现学校专业特色的一门课程。各章应重点讲授基本概念、原理和方法，使学生对制冷原理和制冷系统的组成有一个总体认识、把握。