《制冷与低温技术原理》期末考试题.docx

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《制冷与低温技术原理》期末考试题

、名词解释：

制冷与低温技术原理复习提纲

2.

七）

\°p/h其中的％叫做微分节流效应

0的温度

焦—汤效应P33:

气体在节流中发生的温度变化叫做焦-汤效

3.微分节流效应P33:

根据气体节流前后比焓值相等这一特征，令

4.转化温度P35:

在一定压力下，气体具有的使微分节流效应等于

5.

等温节流效应P36:

是等温压缩和节流这两个过程的综合

6•微分等熵效应P38:

表示等熵过程中温度随压力的变化，定义为

8.性能系数P63:

循环中收益能数值与补偿能数值之比

9•循环效率P64:

或称热力完善度，指一个制冷循环的性能系数和相同低温热源、高温热汇温度下的可逆制冷循环性能系数之比

10.单位制冷量P71:

表示1Kg制冷剂完成循环时从低温热源所吸收的热量

11.单位冷凝热负荷P71:

表示1Kg制冷剂完成循环时向高温热汇所排放的热量

12•理论输气量P71:

压缩机按理论循环工作时在单位时间内所能供给的（按进口处吸气状态换算）的气体容积

13.有用过热P77:

制冷剂在蒸发器内吸收了热量而产生的过热

14.无用过热P77:

制冷剂吸收环境热量而产生的过热

15.输气系数P83:

又称容积效率，为实际输气量和理论输气量的比值

16.共沸混合物P103:

指当两种或多种不同成分的均相溶液，以一个特定比例混合时，在固定的压力下，仅具有一个沸点的混合物

17•非共沸混合物P103:

指当两种或多种不同成分的均相溶液，不论混合比例，都不会有相同的沸点的混合物

18•分馏P104:

混合物因易挥发组分优先蒸发或不易挥发组分优先冷凝而引起的成分改变

19•复叠温度P132:

上一子系统的蒸发温度或下一子系统的冷凝温度

20•复叠温差P132:

蒸发/冷凝器的传热温差

21•发生过程P161:

易挥发的气相中的分压力低于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入气相

22•吸收过程P161:

易挥发的气相中的分压力高于溶液中该组分的蒸汽压力，此组分的分子更多地进入溶液

23•循环倍率P173:

在溴化锂吸收式制冷机中表示发生器产生1Kg水蒸气需要的溴化锂稀溶液的循环量

24.放气范围P173：

Wr-Wa称为放气范围，即溴化锂浓溶液质量分数-溴化锂稀溶液质量分数

25.发生不足P173：

发生终了浓溶液的溴化锂质量分数Wr'小于理想情况下溴化锂质量分数Wr

26.吸收不足P173:

吸收终了稀溶液的溴化锂质量分数Wa高于理想情况下溴化锂质量分数Wa

27.喷淋密度P176：

单位时间单位面积上的喷淋量，单位为kg/m2?

s

28•直接冷却P314:

用制冷剂为冷源直接与被冷却对象进行热交换

29.间接冷却P314:

利用冷却后的载冷剂或蓄冷剂作为冷源，使被冷却的对象进行冷却

30.气体水合物P331:

当气体或挥发性液体与水作用时，造成水高于其冰点温度下的结冰现象，所形成的固体

31.低温工质P336:

在深冷技术中用于制冷循环或液化循环的工质

32.液化系数P351:

加工1Kg气体所获得的液体量

33.跑冷损失P354:

环境介质传热给低温设备引起的冷量损失

34.分凝P399:

根据混合气体中的各组分冷凝温度的不同，将混合物冷凝到不同的温度使各组分分离

35.精馏P403:

将溶液部分气化或混合气体部分冷凝反复进行，逐步达到所需要纯度的分离气体方式

二、填空题：

1.按照获取制冷的温度范围划分，（）K以上为普冷；（）K为深冷或称低温；（）K以下为极低温。

P1

2.

P12\P137

固态的CO2又称为（）。

CO2的三相点温度为（）'C,三相点压力为（）MPa；临界点温度为（）C。

3.气体绝热节流的两大主要特征是：

①（）：

②（）。

P33

5．卡诺制冷循环是由两个（）过程和两个（）过程组成。

P65

6．劳伦茨制冷循环是由两个（）过程和两个（）过程组成。

P66

7．用单位体积（）制冷剂来计量循环性能指标时，通常是以压缩机的（）状态为基准的。

P70

8．制冷机的性能主要用制冷机的（）、压缩机消耗的（）和制冷机的（）反映。

P71

10•对于绝大多数制冷剂来说，其临界温度Tc与标准蒸发温度Ts之间存在着（

）的关系。

P98

11•对于制冷剂来说，重点考察对环境影响的指数为（

12•常用的天然制冷剂主要有（）、（）、（

13.对于两级压缩制冷循环来说，进入高压级压缩机的制冷剂的质量流量

14•生成溶液的方法主要有三种：

即（）、（

15•吉布斯定律的表达式为（）。

P149

16•热能驱动的可逆制冷机性能系数的数学表达式是（

17•在溴化锂吸收式制冷机系统中，（）为制冷，（

）和（）。

P98-99

）、（）、（）等。

P109

（）进入低压级压缩机的制冷剂的质量流量。

）和（）。

P145

）。

P160

）为吸收剂；在氨吸收式制冷机系统中，（

P118

）为制

冷剂，（）为吸收剂。

P164\214

18．通常将（）和（

19．就载体蓄冷方式而言，可以分为（大类。

P322-323

20．在深冷技术中常见的低温工质主要有

）称为第二制冷剂。

）和（

P314

）两大类；就空调蓄冷方式而言，通常有（

）和（

）两

P336-337

21．

22．

23．

空气的主要组分是（液氧的标准蒸发温度为（氦（4He）的标准沸点为（

）、

344

24．

25．

）、（

）、

）、（

）、（

）、（

）和（

）、（

）K;液氩的标准蒸发温度为

）K;Hen具有其他液体所没有的超

），还有微量的稀有气体及碳氢化合物等。

）K;液氮的标准蒸发温度为（

）性。

氦主要是从（

P338

）K。

P336

）中提取。

P343-

气体液化循环的主要目的是获取气体液化循环的单位能耗指的是获得一次节流液化理论循环的单位制冷量在数值上等于高压空气的（

），它是（

1kg（

）循环，这是与普通制冷循环所不同的。

）所需要消耗的功。

P351

）效应。

对应液化系数最大值的气体压力

P349

26．

等温线T和（）的交点上。

P353\354

一次节流液化循环的实际性能指标与（）、（）以及进换热器时高压空气的（

有预冷的一次节流液化循环的液化系数及单位制冷量的大小主要取决于目前天然气液化循环主要有三种类型：

（）液化循环，（

天然气是以（）为主的烷烃类物质，其中含有少量的

27．

28．

29．

30．

还有少量的CO、和N2等。

P379\380

31．应用第三种物质促使混合气体分离的方法，主要有（

32．所谓并流冷凝，是指被（）与不断冷凝下来的

33．单级空气精馏塔有两类：

一类是制取高纯度的（

N2、

（

）或（

p2必然落在

）和（

）液化循环和（

H2和CO2等；焦炉气以（

）法、（）法和（

）的流向是相同的。

P400

），一类是制取高纯度的

410

三、问答题：

1．

2．

）密切相关。

）以及（）。

）液化循环。

P372）的含量为最高，其次是（

P355

P358

），

）法。

P391

）或（

）。

P409-

何谓制冷？

制冷与低温技术研究的内容可概括为哪四个方面？

制冷是指用人工的办法在一定时间和一定空间内将物体冷却，四个方面：

1）研究获得低于环境温度的方法机理以及与此对应的循环，并对循环进行热力学的分析和计算

P1-P2

使其温度降低到环境温度以下并保持这个温度

2）研究循环使用中工质的性质3）研究气体的液化和分离技术4）研究所需的各种机械和设备

常用的制冷方法有哪几类？

物质相变制冷又分为哪两种？

P9\P13

常见的方法有：

物质相变制冷，气体膨胀制冷，绝热放气制冷，电、磁制冷

物质相变制冷分为：

固体升华制冷和液体蒸发制冷

3．蒸气压缩式制冷的基本系统由哪几部分组成？

简要描述其工艺流程。

P14-P15

系统由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀组成

P15-P16

4．蒸气吸收式制冷的基本系统由哪几部分组成？

简要描述其工艺流程

系统由蒸发器、冷凝器、吸收器、发生器、节流装置组成

10

NH3的有用过热是有害的

5．所有制冷剂的有用过热，对制冷循环的性能指标的影响都是正向有益的吗？

举例说明原因。

P78

有用过热对单位容积制冷量和COP的影响取决于制冷剂的性质。

比如CO2的有用过热是有益的而

6．在自然界中能否找到一种制冷剂，它既有很高的临界温度又有很低的标准沸点温度？

说明理由。

P98

P116

7．两级压缩制冷循环的形式主要有哪几种？

何谓中间完全冷却？

何谓中间不完全冷却？

中间完全冷却：

中间冷却使中间压力下的气体完全消除过热成为饱和蒸汽中间不完全冷却：

中间冷却仅使中间压力下的气体温度有所降低但并未完全消除过热8．在两级压缩制冷循环的热力计算中，如何确定最佳的中间压力？

P124

14

15

P158

9．理想的吸收剂应具备哪些基本特征？

在吸收式制冷系统中可作为制冷剂的物质分为哪四大类？

P160\181-184

10．影响吸收式制冷循环性能系数的因素有哪些？

简要分析说明

18

19

20

21

11．用气体水合物蓄冷具有哪些主要优点？

P331

12．在分凝法中，何谓并流冷凝与逆流冷凝？

说明其优缺点。

P400-401

并流冷凝是指被冷却气流与不断冷凝下来的冷凝液流流向一致；逆流冷凝是指被冷凝气体与已冷凝液体流向相反

24

25

26

LZ

90frd2$壷蔚瀚阴劇黯⑥县壷墨随娶羽磁芬寿'刑幽畀阴劇黯芬寿丄甲SL

28

29

14．空气的三元精馏与二元精馏相比，有哪些不同？

空气分离的步骤是什么？

P407

不同处：

1、首先按三元系计算时，必须了解氧-氩-氮三元混合物的气液平衡关系2、分离的次序多，分离更为复杂

四、简述题：

P13-P14

1．简述液体蒸发制冷循环的基本原理。

32

2．简述获得液态制冷工质过冷所常用的几种方法。

P75-77

（1）、利用冷凝器直接得到过冷

（2）、利用过冷器过冷（3）、用气液热交换器获得过冷

3．简述采用回热循环的主要优点，并简要说明哪些制冷工质不宜采用回热循环？

P41-43\P79-80

34

35

（1）实际压缩机

COP明

4．简述多级蒸气压缩制冷循环的主要优点。

P115-116单级压缩在常温冷却条件下，能获得的低温程度有限，制约因素是压缩比和排气温度。

压缩比和排气温度升高后：

存在余隙容积，压力比升高，压缩机的容积效率下降

（2）压缩过程不可逆损失增加，压缩机效率降低，这些造成制冷量和

显下降（3）压缩机排气温度上升，会超过允许的限值。

多级蒸汽压缩制冷循环就克服了以上的不足

5．简述一次节流循环和两次节流循环各自的优缺点。

P117

37

38

39

6.简述康诺瓦罗夫定律的内容，并说明其在制冷与低温技术中的使用价值。

P148对于较低沸点的液体，它在气相里的摩尔分数大于它在液相里的摩尔分数

康诺瓦罗夫定律是精馏的基础，因为如果溶液摩尔分数和气相摩尔分数完全相同，两组分不可能用精馏分离

7.写出溶液混合或分离所遵循的杠杆规则的数学表达式，并说明其在h-w图上意义。

P153

小=1混合点M与两个起始状态点的距离与混合前两溶液的质量成反比2?

8.简要分析说明氨水溶液的h-w图与溴化锂水溶液的h-w图异同点。

P161-163

同：

两个图的下部相同，都是液态区，给出了不同压力下等压饱和液体线和不同温度下的液体等温线。

图中每个点表示每个状态

41

9．简述溴化锂及溴化锂水溶液的主要特性。

P164-167

43

44

溴化锂水溶液的性质：

（1）无色液体，有咸味，无毒，加入铬酸锂后溶液呈淡黄色。

（2）溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低。

（3）溶液中水的蒸气压力很低。

溶液有强烈的吸湿性。

（4）溶液密度比水大（5）比热容小（6）粘度大（7）表面张力大（8）溶液的热导率随溴化锂质量分数的增大而降低，随温度的升高而增大（9）对黑色金属和紫铜等材料有强烈的腐蚀性

10．简述提高溴化锂吸收式制冷机性能的主要途径。

P208-211

46

11．简述氨及氨水溶液的主要特性。

P110\215-217

48

P221-222

12．简述双级氨吸收式制冷机系统的工艺流程及性能特点，并与单级氨吸收式制冷机的性能进行比较。

50

51

52

53

13．简述采用载冷和蓄冷所具有的目的意义和优点。

P314目的：

用于不适于就近安装制冷剂或不希望用制冷剂直接冷却的场合优点：

可以将制冷剂系统集中在一个很小的范围内安装，是制冷系统管道、接头减少，便于检修。

同时注入的制冷剂量减少意义：

便于解决冷量的分配和控制问题，便于机组的维护和管理，便于机组的使用和安装

14．简述流态冰载冷的主要优点。

P318

55

P410-411

15．简述单级精馏塔及双级精馏塔的结构组成、工作原理和工艺过程

气氮在冷凝蒸发器内被冷却变成液体，一部作为液氮产品从冷凝蒸发器引出，另一部分作为回流液沿塔板自上而下流动，与上升

的蒸汽发生热质交换。

釜液经节流阀进入冷凝蒸发器的蒸发侧被加热蒸发，变成富氧空气引出。

58

59

60

五、综述题：

P74-83

1．综合分析各种实际因素对压缩式制冷循环的影响。

62

（2）压缩机吸气过热使排气温度升高，还对其他循环特性指标造成影响，具体影响情况要看吸气过热所造成的制冷剂比焓是否产

有用的制冷作用。

有用过热单位制冷量增大，单位容积制冷量不一定，比功增大，性能系数COP不一定。

无用过热单位制冷量不

变，单位容积制冷量减小，比功增大，性能系数COP减小。

（3）管道压力损失和热交换的影响

a）吸气管：

吸气管产生的吸气过热是无用过热，对循环有害。

使吸气比体积增大，容积制冷量减小，排气温度上升，COP下降吸气管内制冷剂压力损失使得压缩机吸气压力下降，吸气比体积增大，容积制冷量下降。

另外还使压缩机工作压力比增大引起压

缩

机比功增大和排气温度升高，同时还使得循环的性能系数下降

b）排气管：

排气管热交换起到冷却高压排气的作用，减少了冷凝器的热负荷，有利无害。

排气管的压力损失使压缩机工作压力增

大，比功增大，排气温度升高

c）高压液管：

制冷剂的温度高于环境温度时，高压液管起到过冷作用，对循环有利。

制冷剂的温度低于环境温度时，对循环有害高压液管的压力损失会使膨胀阀的流通能力减小

d）低压液管：

低压液管换热和阻力损失对循环有害

（4）压缩机和压缩过程的不可逆的影响：

压缩机存在功率损失和容积损失，使得压缩机实际功耗增大，输气量减小，导致制冷能力减小，性能系数下降。

（5）相变不可逆的影响：

实际相变传热有传热温差，会使循环的压力比，压力差增大，比功增大；单位制冷量减小，性能系数降低

（6）其他因素的影响：

润滑油和水分及不凝气体

2.分析和描述一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环的工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。

P117-119

1-2:

表示低压压缩机的压缩过程

2-3:

表示低压压缩机的排气在中间冷却器中冷却的过程

3-4：

表示高压压缩机中的排气过程

4-

5：

表示制冷剂在冷凝器中的冷却，凝结和过冷（可能没有过冷）过程此后溶液分为两路：

a）5-6：

表示进入中间冷却器的一路液体在节流阀中的节流过程

6-3:

表示节流后的制冷剂在中间冷却器中的蒸发过程

b）5-7：

表示进入蒸发器中的一路液体在中间冷却器中进一步冷却的过程

7-8:

表示在节流阀中的节流过程

8-1：

表示在蒸发器中的蒸发制冷过程特点：

与单级蒸汽压缩式循环相比，其增加了一台压缩机和中间冷却器、节流阀；

进入高压压缩机的制冷剂质量流量大于进入低压压缩机的制冷剂质量流量；由于一部分高压液体在节流前被中间冷却器冷却，故其单位制冷量会增大

3.分析和描述一次节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环的工作原理、工艺流程和热力过程，并说明其特点。

P121-122

1-

2:

表示低压压缩机的压缩过程

2-4和3-4:

低压压缩机排气与来自中间冷却器的饱和蒸汽在管路中混合，然后进入高压压缩机

4-5:

表示高压压缩机中的压缩过程

5-6:

表示制冷剂在冷凝器中的冷却，凝结和过冷过程（可能没有过冷）

此后溶液分为两路：

a）6-7：

表示进入中间冷却器的一路液体在节流阀中的节流过程

7-3:

表示节流后的制冷剂液体在中间冷却器中的蒸发制冷过程

b）6-8表示进入蒸发器中的一路液体在中间冷却器中的进一步冷却过程

8-9:

表示在节流阀中的节流过程

9-1:

表示在蒸发器中的蒸发制冷过程

特点同上一题

6.

根据一次节流液化循环的流程图及热力状态图，分析和描述其工作原理、流程：

常温T、常压p1下的空气（点T），经压缩机I等温压缩至高压p2，在T-s图上简单地用等温线T—2表示。

此后，高压空气在换热器H内被节流后的返流空气（点5）冷却至温度T3（点3）,这

是一个等压冷却过程，在T—s图上用等压线2-3表示。

然后高压空气经节流阀山节流膨胀至常压p1（点4）,温度降低到p1压力下的

饱和温度，同时有部分空气液化。

在T—s图上节流过程用等焓线

3—4表示。

节流后产生的液体空气（点0）自气液分离器W导岀作为产品；未液化的空气（点5）从气液分离器引岀，返回流经换热器H,以冷却节流前的高压空气，在理想情况下自身被加热到常温T（点

I'）,其复热过程在T-s图上用等压线5-T表示。

至此完成了一个空气液化循环。

特点：

一次节流液化理论循环的单位制冷量在数值上等于高压空气的等温节流效应

7.根据带活塞膨胀机的克劳特空气液化循环流程图及热力状态图，分析和描述其工作原理、工艺流程及其热力过程，并说明其优点;

分析影响其循环性能指标的主要因素。

P360-362

流程：

1kg温度T1'、压力p1（点1'）的空气，经压缩机C等温压缩到p2（点2）,并经

换热器I冷却至T3（点3）后分成两部分：

一部分Vekg的空气进入膨胀机E膨胀到p1（点4）,温度降低并作外功，而膨胀后气体与返流气汇合流入换热器H、I以预

冷高压空气；另一部分Vth=（1—Ve）kg的空气经换热器U、山冷却至温度其余（Vth—Zpr）kg饱和蒸气返流经各换热器冷却高压空气。

优点：

克劳特制冷循环比一次节流循环的实际液化系数和单位制冷量大，同时不可逆损失较之减少影响其循环性能指标的主要因素:

Ve过分增大，通过节流

当p2与T3不变时，增大膨胀量Ve,膨胀机产冷量随之增大，循环的单位制冷量及液化系数相应增加。

但阀的气量就太少，会导致冷量过剩，使换热器H偏离正常工况。

当Ve与T3一定时，提高高压压力p2,等温节流效应和膨胀机的单位制冷量均增大，液化系数相应增加。

但过分提高p2会造成冷量过剩，冷损增大，并因冷量被浪费掉而使能耗增大。

当p2与Ve一定时，提高膨胀前温度T3，膨胀机的比焓降即单位制冷量增大，膨胀后气体的温度T4也同时提高，而节流部分的高压

空气出换热器H的温度仃8）和T4有关，若T3太高，膨胀机产生的较多冷量不能全部传给高压空气，导致冷损增大，甚至破坏换热器U的正常工作。

1.只有在工作温度范围内能够汽化和凝结的物质才有可能作为制冷剂使用。

在压缩式制冷循环中降低制冷剂的冷凝温度和提高

蒸发温度对压缩机和制冷装置的运行时有利的。

2.制冷系数：

制冷循环中，对1kg制冷剂，每进行一次循环总有qk'=q+wwc=w-we制冷循环中常用制冷系数表示循环的经济性能。

3.热力系数Z:

吸收式制冷机所制取的制冷量与所消耗的热量之比。

评价吸收式制冷机的经济性。

一般单效机E为0.65-0.75。

双

效机£在0.95以上。

溴冷机是节电不节能的产品。

4.热力完善度：

实际循环的制冷系数总是小于相同热源温度时逆卡洛循环的制冷系数，将这两种循环制冷系数比值用来表示实际循环接近理想循环的程度，称为实际循环的热力完善度。

5.镀铜”现象当制冷剂在系统中与铜或铜合金部件接触时，铜溶解到混合物中，当和钢或铸铁部件接触时，被溶解的铜离子析岀

并沉浸在钢铁部件上形成一层铜膜。

6.制冷剂与油溶解会使润滑油变稀，影响润滑作用，且油会被带入蒸发器中影响到传热效果。

7.制冷剂与润滑油的互溶性：

a.对每种氟利昂存在一个溶解临界温度，即溶解曲线最高点的温度。

b.制冷剂与油溶解会使润滑油

变稀，影响润滑作用，且油会被带入蒸发器中影响到传热效果。

c若制冷剂与油不相溶解，可以从冷凝器或贮液器将油分离岀来，

避免带入蒸发器中降低传热效果。

经验公式：

z=n1/（n1+n2+n3/4+2n4）互溶Z<1/2,部分溶[1/2,2/3]

8.冰堵现象”当温度降到o'以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的通道形成冰堵”致使制冷机不能正常工作。

9.共沸制冷剂它和单一化合物一样，在一定压力下蒸发或冷凝时，其蒸发温度和冷凝温度恒定不变。

共沸制冷剂特点：

a.一定蒸

发压力下蒸发时具有几乎不变的蒸发温度，而且蒸发温度一般比组成它的单组分的蒸发温度低b.一定蒸发温度下，共沸制冷剂单

位容积制冷量比组成它的单一制冷剂的容积制冷量要大。

C共沸制冷剂化学稳定性较组成它的单一制冷剂好。

D.在全封闭和

半封闭压缩机中，采用共沸制冷剂可使电机得到更好的冷却，电机绕组温升减小。

非共沸制冷剂是由两种或两种以上不同的制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。

泡点温度和露点温度的温差称之为温度

滑移。

没有共沸点。

载冷剂优点:

可使制冷系统集中在较小的场所，被冷却对象的温度易于保持恒定。

缺点:

需要较低的制冷机蒸发温度。

分类：

水,

蒸发温度高于o'C的制冷装置中。

盐类溶液，盐水的冰点比纯水低低于o'C的制冷装置，防腐措施：

（1）及时补盐，

（2）防腐-尽量使冷冻

水循环为闭式；另外加缓蚀剂使溶液呈弱碱性。

有机化合物25%乙二醇水溶液。

润滑油的作用：

润滑作用、冷却作用、密封作用、卸载动力作用。

润滑油同制冷剂接触时的特性：

粘度、闪点、溶解性、凝固

点、含水量、浊点。

“热泵”逆向循环若利用低温热源的吸热量，称为制冷。

当利用高温热源的放热量时，称为供热。

热泵是否比直接用电热更节能？

如果是，是否可以代替一切其它供热装置？

答：

热泵供热比直接用电供热省能。

热泵的供热量

随To'的下降、Tk的上升而下降。

即制冷系数下降，供热系数也下降，因此是否比其他供热方式更省能必须分析比较才能得出结论。

理论循环：

由两个定压过程，一个绝热压缩过程和一个绝热节流过程组成。

理论循环与理想循环的区别：

〔、用膨胀阀代替膨胀机。

2、用干压缩代替湿压缩。

3、在蒸发器和冷凝器中的传热过程为定

压传热过程，且具有传热温差。

与热泵区别：

a.目的不同b.工作温度区不同

节流损失――膨胀阀代替膨胀机后引起制冷系数的下降程度。

饱和损失――干压缩代替湿压缩引起制冷系数的下降程度。

湿压

缩的缺点：

①容易产生液击冲缸现象。

②使制冷机的有效吸气量下降，制冷