測定十二烷基三甲基溴化銨表面活性劑的臨界膠束濃度

1、物理化學綜合實驗報告測定十二烷基三甲基溴化銨表面活性劑的臨界膠束濃度姓名：刁金枝班級：應化124班 學號：1202010401測定十二烷基三甲基溴化銨表面活性劑的臨界膠束濃度作者：刁金枝單位：應化124班 1202010401摘要：凡能顯著改變表面（或界面）性質的物質都稱為表面活性劑。這一類分子既含有親油的足夠長的烷基，又含有親水的極性基團。分子既含有親油的足夠長的（大于10個碳原子）烷基，又含有親水的極性基團。由于這種雙親結構，分子有自水中逃離水相而吸附于界面上的趨勢，但當表面吸附達到飽和后，濃度再增加，表面活性劑分子無法再在表面上進一步吸附，這時為了降低體系的能量，活性劑分子會相互聚集，形

2、成膠束。開始明顯形成膠束的濃度稱為臨界膠束濃度（CMC）。表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)作為表面活性劑的表面活性的一種量度，是表面活性溶液性質的重要表征之一。表面活性劑的一些理化性質，如表面張力、摩爾電導率、滲透壓、濁度、光學性質等在臨界膠束濃度時都有顯著的變化。所以通過測定發(fā)生這些顯著變化時的轉變點就可以得知。本文采用電導法、紫外分光光度法測定CMC。關鍵詞：十二烷基三甲基溴化銨；CMC；電導率法；紫外分光光度法；N,N-二乙基苯胺；正文:一、 引言（一）研究背景由于表面活性劑溶液的許多物理化學性質隨著膠束的形成而發(fā)生突變，如在乳液聚合、石油開采、去污、消除電影膠片的斑點及生理過程等方面

3、都有著重要的增溶作用，且增溶作用的大小與表面活性劑的CMC有關，影晌CMC值的各種因素必然也影響到增溶作用。因此，測定CMC，掌握影響CMC的因素，對于深入研究表面活性劑的物理化學性質是至關重要的。（二）實驗原理1、表面活性劑凡能顯著改變表面（或界面）性質的物質都稱為表面活性劑。表面活性劑分子都是由極性部分和非極性部分組成的，若按離子的類型分類，可分為三大類:陰離子型表面活性劑，如羧酸鹽(肥皂)，烷基硫酸鹽(十二烷基硫酸鈉)，烷基磺酸鹽(十二烷基苯磺酸鈉)等；陽離子型表面活性劑，主要是胺鹽，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；非離子型表面活性劑，如聚氧乙烯類。2、形成膠束的機理及臨界膠

4、束濃度CMC由于活性劑分子的疏水基部分對水的親合性較弱,在稀的水溶液中,為了切斷水分子間的氫鍵而溶解,必須稍作一些功。在不少情況下,物質在水中的溶解是由水同該物質水合的能量來補給的。由于活性劑分子的疏水基部分具有從水中排出的趨勢,因此在CMC以下濃度范圍內,它以單分子狀態(tài)吸附在溶液表面,使界面自由能減少,體系得到穩(wěn)定。在CMC以上時,由于溶液表面上的定向吸附達到飽和值,為減少界面自由能,從水中排出的意義只能形成締合物。當活性劑在水中以單分子狀溶解時,由于在疏水基部形成了冰樣結構,因此應該是這部分的熵減少。這就要使疏水基盡量從水中排出,這時烴鏈之間發(fā)生締合,冰樣結構被破壞,回復成自由水分子。在這

5、個過程中熵增大,形成了膠束。膠束生成,熵之所以具有較大的正值原因正如上所述。因而膠束的形成不單由于水分子與烴之間的相斥或疏水基之間的范得華力所引起的。烴鏈周圍冰樣結構的破壞是膠束形成的推動力,而膠束的形成使自由能減少,此外,離子性親水基之間,如互相接近,則自由能增加,在整個體系自由能變?yōu)樽钚r形成了熱力學上穩(wěn)定的有一定大小的膠束。離子性表面活性劑在水中的締合數(shù)n=5060【1】。一般認為在CMC以上時膠束與單體是共存的,膠束中的分子以半衰期為10-3s的速度不斷離合集散,一面和單體保持平衡。從理論上有2種見解,一種是把膠束作為在CMC以上分離成液狀的假相(pseudo phase)的相分離理論

6、【1】,另一種則是從質量作用定律考慮的。由于表面活性劑具有雙親結構，分子有自水中逃離水相而吸附于界面上的趨勢，但當表面吸附達到飽和后，濃度再增加，表面活性劑分子無法再在表面上進一步吸附，這時為了降低體系的能量，活性劑分子會相互聚集，形成膠束。開始明顯形成膠束的濃度稱為臨界膠束濃度（CMC）。在CMC點上，由于溶液的結構改變導致其物理及化學性質(如表面張力，電導，滲透壓，濁度，光學性質等)同濃度的關系曲線出現(xiàn)明顯的轉折，因此，通過測定溶液的某些物理性質的變化，可以測定CMC。CMC可看作是表面活性對溶液的表面活性的一種量度。因為CMC越小，則表示此種表面活性劑形成膠束所需濃度越低，達到表面飽和吸

7、附的濃度越低。測定溶液臨界膠束濃度的方法有多種，如表面張力法、光散射法、比色法、濁度法、電導率法等，本實驗采用電導率法、紫外分光光度法（用N,N-二乙基苯胺作為探針）。3、電導法電導是表征物質導電能力的物理量，通常用G表示，其數(shù)值為電阻的倒數(shù)。 G=1/R電導的國際單位為西門子，用S表示。電導率（以表示）表示單位長度、單位面積的導體所具的電導。對電解質溶液而言，其電導率表示距離為單位距離的兩極板間含有單位體積的電解質溶液時的電導。電導率的國際單位為S/m 。電導率法是測定離子型表面活性劑臨界膠束濃度的一種經(jīng)典方法。離子型表面活性劑在稀溶液中能電離,分別以正、負離子的形式存在,其稀溶液的性質與正

8、常的強電解質溶液相似,溶液的電導率隨濃度的上升而增加。離子型表面活性劑的導電性質在CMC前后有很大不同。在CMC之前,離子型表面活性劑分子以單個分子導電,濃度增加,電導率成正比的增大;在CMC之后,以單體分子和膠束聚集體的形式導電,增加表面活性劑濃度,電導率的增大率大大減少。在濃度一電導率圖上表現(xiàn)為前后直線斜率的變化,兩條不同斜率的直線的交點所對應的濃度即CMC【2】。4、紫外分光光度法：（1）、紫外吸收分光光譜也是確定表面活性劑CMC值得一種簡單、準確的有效方法，可測定多種表面活性劑，特別是混合表面活性劑體系的CMC值。用紫外吸收分光光譜法測定CMC時，不同的溶液有不同的特征譜,將待測樣品配

9、成一定濃度的溶液,測得不同濃度下的紫外吸收波長max,繪制max與C曲線,曲線轉折點處的濃度即為表面活性劑的CMC值。該方法的關鍵是尋找一種理想的光度探針,其max對表面活性劑聚集體微環(huán)境下的性質要很敏感,其敏感性越強,對CMC的測定越可靠。表面活性劑濃度高于CMC時,探針增溶于膠束內核的碳氫環(huán)境中,探針的最大吸收波長max接近于其在正辛烷中的值,而濃度低于CMC時,max值接近于其在水中的值。紫外吸收范圍內,探針在不同表面活性劑濃度時的最大吸收波長max對表面活性劑濃度的曲線轉折點即為CMC。（2）、紫外可見分光光度計的構造分光光度計按波長范圍分類，波長在420700nm范圍的稱可見分光光度

10、計。波長在2001000nm范圍的稱紫外可見分光光度計。紫外可見分光光度計是目前廠礦及學校應用比較廣泛的分光光度計。分光光度計基本構造相似，是由圖3所示的幾個主要部件構成。 光源 單色器吸收池檢測器測量系統(tǒng)圖1 紫外分光光度計流程圖（3）、N,N-二乙基苯胺(DEA)探針N,N-二乙基苯胺(DEA)探針增溶于表面活性劑膠束內心的碳氫環(huán)境中，可用作表面活性劑CMC測定的光度探針。不同濃度的表面活性劑在紫外光的照射下能夠吸收不同波長的光，在表面活性劑未達到臨界膠束濃度時，紫外吸光max隨濃度變化平穩(wěn)，當濃度達到CMC附近時，紫外吸光max出現(xiàn)一個大的轉折，然后繼續(xù)增大濃度時，紫外吸光max隨著濃度

11、增大而不斷增加。而表面活性劑的CMC恰好出現(xiàn)在轉折點處。圖2 max與表面活性劑濃度的關系c（三）本文目標 1、了解表面活性劑臨界膠束濃度（CMC）的定義及常用測定方法。2、用電導法及紫外可見分光光度法測定表面活性劑的CMC。3、培養(yǎng)學生用不同方法對同一問題進行研究分析的能力。二、儀器與試劑1、電導法儀器：電導率儀一臺（DDS-11A型電導率儀）DJS-1型鍍鉑黑電極1支；恒溫電導池1個；恒溫槽一個（SYC-15B超級恒溫水浴槽，南京桑力電子設備廠）；分析天平一臺（公用）； 1000ml燒杯1個； 100ml容量瓶若干；1L容量瓶一個； 10ml移液管各1個；25ml移液管各1個。藥品：十二烷

12、基三甲基溴化銨（分析純），蒸餾水。2。 紫外分光光度法儀器：紫外分光光度計；分析天平一臺（公用；100ml容量瓶若干；1L容量瓶一個；1000ml燒杯1個；石英比色皿2個；10ml、25ml移液管各1只；超聲波儀（公用）。試劑：十二烷基三甲基溴化銨 (分析純) ，N,N-二乙基苯胺，蒸餾水。二、 實驗方法溶液配制配制母液（濃度為0.04 molL 1）準確稱取十二烷基三甲基溴化銨12.3336g，在1000ml大燒杯中加入適量蒸餾水溶解，避免產(chǎn)生氣泡，在超聲波儀中振蕩至完全溶解，然后轉入1L容量瓶中，再用少許蒸餾水洗滌燒杯三次，洗滌液也轉入容量瓶中。再加蒸餾水放入超聲波儀中，一段時間后取出冷卻

13、至室溫，加蒸餾水至刻度，定容（注意要盡可能的避免氣泡出現(xiàn)）。分別移取0ml，15 ml，25 ml ，30ml，35ml，40 ml，45 ml，50 ml，55ml，65 ml，75 ml，85ml，100 ml母液，轉入13個100 ml容量瓶中定容并貼上標簽，分別得到0.000mol/L，0.006mol/L，0.010mol/L，0.012mol/L，0.014mol/L，0.016mol/L，0.018mol/L，0.020mol/L，0.022mol/L，0.026mol/L，0.030mol/L，0.034mol/L，0.040mol/L的十二烷基三甲基溴化銨溶液。（一）、電導法

14、1、實驗步驟電導法測定(25C時)不同濃度表面活性劑的電導率調節(jié)超級恒溫槽溫度為26（根據(jù)超級恒溫槽內部的校正我們組使用超級恒溫槽的溫度要調至26C才能滿足實驗要求）。打開電導率儀的電源開關，將“量程選擇”旋鈕扳到最大測量擋，將“校正-測量”開關扳到“校正”位置，將“溫度補償”旋鈕調到“25”。調節(jié)“常數(shù)校正”旋鈕至1。018。取適量已經(jīng)配好的溶液在恒溫槽中恒溫15min。調至電導率儀的“測量”檔，選擇適當?shù)牧砍桃来螠y得以上13種濃度的十二烷基三甲基溴化銨溶液電導率，記錄數(shù)據(jù)。2、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理量取母液體積V/ml C mol/L K溶液 /us K /us005.650150.00657

15、1565.35250.01966960.35300.01211401134.35350.01413441338.35400.01614261420.35450.01815091503.35500.0216191613.35550.02216951689.35650.02618421836.35750.0319671961.35850.03420802074.351000.0422902284.35圖3以溶液濃度為橫軸，其對應的電導率為縱軸作圖如下：圖4聯(lián)立兩個直線方程解得轉折點的濃度 C=0.014908mol/L3、誤差計算查得十二烷基三甲基溴化銨的臨界膠束濃度（CMC）的理論濃度為0.01

16、6 mol/L絕對誤差：（0.014908-0.016）mol/L=-0.001092 mol/L相對誤差：|-0.001092|/0.016*100%=6.825%（二）、紫外分光光度法1、實驗步驟打開TU-1810型紫外分光光度計開關。儀器初始化。儀器進行自檢,大約需要如果自檢各項都正常后 ，進入工作界面，預熱半小時后，便可進入以下操作。分別將13組100ml的容量瓶中的溶液轉移至50ml的容量瓶中，然后在每個50ml容量瓶中滴加2ul N,N-二乙基苯胺,將容量瓶置于超聲波儀中，使N,N-二乙基苯胺完全溶解到溶液中，最后將溶液恒溫15min。光譜掃描。根據(jù)屏幕菜單提示進入光譜掃描。設置光

17、譜掃描參數(shù)：波長范圍（先輸長波再輸短波，一般設置為200nm到400nm）；測光方式 Abs；掃描速度 快速；采樣間隔（一般1nm或0.5nm）；記錄范圍（一般為 0-1）。單擊Return退出參數(shù)設置?；€校正:選擇基線校正按鍵，在樣品池中加入蒸餾水作為參比溶液，基線校正完后單擊存入基線，取出參比溶液。掃描倒掉取出的參比溶液，在比色皿中加入0.006molL 1的十二烷基三甲基溴化銨溶液。單擊START進行掃描，當掃描完畢后，單擊F2,輸入閥值1檢出圖譜的峰值，測量溶液的最大吸收波長。取出比色皿，換用下一個濃度的溶液，充分潤洗。測定0.010molL 1的十二烷基三甲基溴化銨溶液的最大吸收波

18、長。以此類推，依次測量其他濃度溶液的最大吸收波長。測量完畢后，關閉開關，取下電源插頭，取出樣品池洗凈、放好，蓋好比色皿箱室蓋和儀器。2、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理量取母液體積V/ml C mol/L max /nm00249.5150.006253250.01254.5300.012256350.014258400.016258.5450.018260500.02261550.022260.5650.026261750.03261850.0342611000.04261.5圖5以溶液濃度為橫軸，其對應的max為縱軸作圖如下：圖6由表5和表6可得：在實驗溫度為25的條件下，由紫外法測得溶液在濃度為0.0

19、2molL-1和0.022molL-1之間，其最大波長發(fā)生變化，取其中間值作為次條件下十二烷基三甲基溴化銨的CMC的值為0.021molL - 1 。3、誤差計算查得十二烷基三甲基溴化銨的臨界膠束濃度（CMC）的理論濃度為0.016 mol/L絕對誤差：（0.021-0.016）mol/L=0.005 mol/L相對誤差：|0.005|/0.016*100%=31.25%四、結論在CMC點上，由于溶液的結構改變導致其物理及化學性質(如表面張力，電導，滲透壓，濁度，光學性質等)同濃度的關系曲線出現(xiàn)明顯的轉折，根據(jù)實驗圖像在轉折點處：電導法測得的十二烷基三甲基溴化銨的臨界膠束濃度（CMC）的值為0

20、.01481 mol/L紫外分光光度計測得的十二烷基三甲基溴化銨的臨界膠束濃度（CMC）的值為0.021molL - 1五、結果討論（橫向及縱向分析）1、實驗誤差：在溶液的配制中產(chǎn)生些許氣泡，因為十二烷基三甲基溴化銨溶于水中一搖晃就會起泡泡，導致讀數(shù)不精確。在超聲波中氣泡不消失，或溶解不完全會使母液本體中的溶液濃度偏低，從而產(chǎn)生了實驗誤差。配置不同溶度的溶液時可能存在著移取溶液的不準確，是配置的溶液又引入了誤差。儀器本身也存在誤差，且實驗作圖時也引入了大量誤差。2、通過分析實驗數(shù)據(jù)，由圖4可知，有些點有點偏離線性關系，出現(xiàn)這種誤差的原因可能是：電導率儀讀數(shù)時存在一定的偏差。實驗中溫度不穩(wěn)定，溫

21、度對電導率也有一定的影響。3、通過分析實驗數(shù)據(jù)，由圖5、6可知實驗測量值與理論值偏差較大，造成這么大的誤差可能的原因有：在進行紫外實驗時，加入的N,N-二乙基苯胺未能和溶液混合均勻也有可能引入實驗誤差。加入N,N-二乙基苯胺的量對實驗結果也有影響。溶液中存在雜質對實驗的影響非常大，很可能造成多峰值，無法確定最大峰值。4、對比電導法與紫外分光光度計法實驗得出的十二烷基三甲基溴化銨的CMC的值均與理論數(shù)據(jù)有一定的偏差，用紫外法測得偏大，而用電導法測得實驗結果偏小，實驗所用的母液是一個，應該是配置不同濃度的溶液時引入了較大的誤差，導致兩種實驗結果會出現(xiàn)嚴重的不一致。電導法的特點 電導法的優(yōu)勢是取樣少

22、、操作簡便、數(shù)據(jù)準確。但只限于離子性表面活性劑,對較高表面活性的表面活性劑(即CMC很小)有很高靈敏度;過量無機鹽會降低測定靈敏度,因此,需用電導水配制溶液。同時,電導法還可用于難溶性藥物溶解度的測定、藥物有效期的預測、藥物含量的測定及乳濁型制劑類型的確定等。紫外分光光度計方法的特點 該方法簡單、準確而有效,可測定多種表面活性劑(特別是混合表面活性劑體系)的CMC值。由于該方法受鹽類等雜質影響較小,因此,可以用于純度不高的工業(yè)用混合表面活性CMC值的測定【3】。六、注意事項1、 電極在沖洗后必須擦干，以保證溶液濃度的準確，電極在使用過程中其極片必須完全浸入到所測的溶液中。2、 為避免氣泡形成，

23、保證表面活性劑完全溶解，影響濃度的準確性，在配制溶液時不能攪拌，定容時水要沿瓶壁緩緩加入。3、試驗中應用石英比色皿，不能用手觸摸光面的表面，同時要潤洗干凈比色皿。4、加入的量一定不要太多，以避免影響以后的紫外吸收光光譜的效果，會出現(xiàn)峰值溢出的現(xiàn)象，可能讀不出數(shù)據(jù)。七、參考文獻【1】北原文雄，王進康騰，早野茂夫等。孫紹曾，衛(wèi)樣元等譯。表面活性劑，物性，應用化學生態(tài)學化學工業(yè)出版社，1984【2】鄒耀洪,魚維潔。溫度、氯化鈉及乙醇對離子型表面活性劑臨界【3】趙喆,王齊放，表面活性劑臨界膠束濃度測定方法的研究進展車輛制冷與空調第二次作業(yè)參考答案車輛隔熱壁、制冷方法與制冷劑、蒸汽壓縮式制冷一簡答題1.

24、 什么是隔熱壁的傳熱系數(shù)？它的意義是什么？答：隔熱壁的傳熱系數(shù)指車內外空氣溫度相差1時，在一小時內，通過一平方米熱壁表面積所傳遞的熱量?？梢愿爬閱挝粫r間、單位面積、單位溫差傳遞的熱量。 它可以表示出車體隔熱壁允許熱量通過的能力，愈大，在同樣的傳熱面積與車內外溫差的情況下，通過的熱量就愈大，隔熱性能就愈差。2. 熱量是如何從隔熱壁一側的空氣中傳至另一側空氣的？答：熱量從隔熱壁一側的空氣中傳至另一側的空氣中，其傳熱過程可以分為：1）表面吸熱熱量從一側的空氣中傳至隔熱壁的一側表面；2）結構透熱熱量從隔熱壁的一側表面?zhèn)髦亮硪粋缺砻妫?）表面放熱熱量從隔熱壁另一側表面?zhèn)髦亮硪粋鹊目諝庵小?. 如何改善

25、隔熱壁的性能？答：（1）盡可能減少熱橋；（2）不同材料必須完全密貼；（3）減少漏泄；（4）選用隔熱性能較好的材料。4. 蒸汽壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)主要由哪些部件組成，各有何作用？答：在蒸汽壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)中，蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)中必不可少的四大件。蒸發(fā)器是輸送冷量的設備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現(xiàn)制冷。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用、同時控制和調節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數(shù)量，并將系統(tǒng)分為高壓側和低壓側兩大部分。實際制冷系統(tǒng)中，除

26、上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高運行的經(jīng)濟性，可靠性和安全性而設置的。5. 蒸發(fā)器內制冷劑的汽化過程是蒸發(fā)嗎？蒸發(fā)與沸騰有什么區(qū)別？答：是。蒸發(fā)是汽化的一種形式，只在液體表面發(fā)生，而沸騰是汽化的又一種形式是在液體內部和表面同時發(fā)生的。 液體蒸發(fā)在任何溫度下都能進行,且只在液體表面進行。 液體沸騰是在一定溫度下發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。液體沸騰時要吸熱，但液體溫度保持不變。6. 制冷劑在蒸汽壓縮制冷循環(huán)中，熱力狀態(tài)是如何變化的？答：制冷劑蒸汽由蒸發(fā)器的末端進入壓縮機吸氣口時，壓力越高溫度越高，壓力越低溫度越低。制冷劑蒸

27、汽在壓縮機中被壓縮成過熱蒸汽，壓力由蒸發(fā)壓力P0升高到冷凝壓力Pk。為絕熱壓縮過程。外界的能量對制冷劑做功，使得制冷劑蒸汽的溫度再進一步升高，壓縮機排出的蒸汽溫度高于冷凝溫度。過熱蒸汽進入冷凝器后，在壓力不變的條件下，先是散發(fā)出一部分熱量，使制冷劑過熱蒸汽冷卻成飽和蒸汽。飽和蒸汽在等溫條件下，繼續(xù)放出熱量而冷凝產(chǎn)生了飽和液體。飽和液體制冷劑經(jīng)過節(jié)流元件，由冷凝壓力Pk降至蒸發(fā)壓力P0，溫度由tk降至t0。為絕熱膨脹過程。 以液體為主的制冷劑，流入蒸發(fā)器不斷汽化，全部汽化變時，又重新流回到壓縮機的吸氣口，再次被壓縮機吸入、壓縮、排出，進入下一次循環(huán)。7. 制冷劑在通過節(jié)流元件時壓力降低，溫度也大

28、幅下降，可以認為節(jié)流過程近似為絕熱過程（即與外界沒有熱量交換），那么制冷劑降溫時的熱量傳給了誰？用于干什么？答：這個過程中熱量傳給了自身，使部分制冷劑液體汽化成蒸汽。8. 單級蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)有哪些假設條件？答：理論循環(huán)假定： 假設進入壓縮機的為飽和蒸汽，進入節(jié)流閥的為飽和液體； 假設壓縮過程是等熵過程，節(jié)流過程是等焓過程； 假設蒸發(fā)與冷凝過程無傳熱溫差； 假設除兩大換熱器外，系統(tǒng)與外界無熱交換； 假設制冷劑無流阻損失。9. 什么叫液體過冷？液體過冷對循環(huán)各性能參數(shù)有何影響？、答：過冷液體：當冷凝劑在冷凝器中被冷凝成液體后，如果液體繼續(xù)向外放熱，制冷劑的溫度就會低于飽和溫度（對應于冷凝壓

29、力的冷凝溫度），低于飽和溫度的制冷劑液體稱為過冷液體。液體過冷對循環(huán)各性能參數(shù)的影響： 使單位制冷量增大； 使單位容積制冷量增大； 單位功保持不變； 使制冷系數(shù)增大?？傊?，制冷劑液體的過冷有利于制冷循環(huán)，可提高制冷循環(huán)經(jīng)濟性。10. 試寫出制冷劑R11、R115、R32和R12、Rl2B1的化學式。答：R11: CFCL3 R115: C2F5CL (注意區(qū)分：R1150：C2H4)R32: CH2F2 R12: CF2Cl2Rl2B1：CF2CLBr11. 試寫出CF3Cl、CH4、CHF3、C2H3F2Cl、H2O、CO2的編號。答： CF3CL：R13 CH4: R50 CHF3：R23

30、 C2H3F2Cl: R142BH2O：R718 CO2：R744 12. 寫出與下列制冷劑的符號規(guī)定式相對應的化學分子式(要求寫出過程)（1）R22 （2）R134 答：（1）R22符號規(guī)定式通式為R（m-1）（n+1）x m-1=2 n+1=2 x=2所以m=1 n=1 x=2符號規(guī)定式通式為：CmHnFxCIy y=2m+2-n-x=2+2-1-2=1 所以R22的符號規(guī)定式為CHCIF2 （2）R134符號規(guī)定式通式為R（m-1）（n+1）x m-1=1 n+1=3 x=4所以m=2 n=2 x=4 符號規(guī)定式通式為：CmHnFxCIy y=2m+2-n-x=4+2-2-4=0 所以R

31、134的符號規(guī)定式為C2H2F413. 單級蒸汽壓縮式制冷實際循環(huán)與理論循環(huán)有何區(qū)別？答：單級蒸汽壓縮式制冷實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別：在實際循環(huán)中存在：（1）制冷劑在流動過程中會產(chǎn)生阻力壓降；（2）蒸發(fā)器出口蒸汽過熱（3）冷凝器出口液體過冷；（4）壓縮機壓縮空氣的過程不等熵。與理論循環(huán)相比，實際循環(huán)單位實際壓縮功增大，而壓縮機實際輸氣量減小。14. 什么叫有效過熱？什么叫有害過熱？有效過熱對哪些制冷劑有利，對哪些制冷劑不利？答：有效過熱：即吸入蒸汽的過熱量全部來自冷藏貨物間內的吸熱。如果吸入蒸汽的過熱發(fā)生在蒸發(fā)器本身的后部，或者發(fā)生在安裝于被冷卻室內的吸氣管道上，或者發(fā)生在二者皆有的情況下，那

32、么因過熱而吸收的熱量來自被冷卻空間，如吸入蒸汽的過熱熱全部來自冷藏貨物間或客車室內的西熱，因而產(chǎn)生了有用的制冷效果。這種過熱稱之為“有效”過熱。有效過熱對R502 R600a R290 R134a等制冷劑有利，而對R22 和Nh3等制冷劑不利。有害過熱：吸入蒸汽的過熱全部來自冷藏貨物間外。由蒸發(fā)器出來的低溫制冷劑蒸汽，在通過吸入管道進入壓縮機前，從周圍環(huán)境中（如冷藏貨物間之外）吸取熱量而過熱，制冷劑所增加的吸熱量q0r并沒有對冷卻對象產(chǎn)生任何制冷效應，即沒有提高制冷裝置的有效制冷量，習慣上稱這種過熱為“無效”過熱。在這種吸氣過熱時，過熱度越大，制冷系數(shù)和單位容積制冷量降低越多，冷凝器的熱負荷也

33、增加越多，故稱之為有害過熱。蒸發(fā)溫度越低，有害過熱越大。15. 什么是回熱循環(huán)？它對制冷循環(huán)有何影響？答：回熱循環(huán)就是讓蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸汽和高溫制冷劑液體在熱交換器中進行熱交換，使液體過冷，氣體過熱的循環(huán)。 回熱循環(huán)對制冷循環(huán)的影響： （1）可以保證制冷裝置的壓縮機運轉安全； （2）可以減小節(jié)流熱損失。16. 蒸汽有害過熱對循環(huán)各性能參數(shù)有何影響？減小蒸汽有害過熱的措施是什么？答：蒸汽過熱對循環(huán)各性能參數(shù)的影響：單位質量制冷量q0不變；單位理論功增大；制冷系數(shù)減?。粏挝蝗莘e制冷量減?。焕淠鞯臒嶝摵稍黾?。減小蒸汽有害過熱的措施：吸氣管路用隔熱材料包扎起來。17. 什么叫過冷度？什么叫過熱度

34、？答：過冷度：飽和溫度與過冷液體的溫度之差稱為過冷度。 過熱度：過熱蒸汽的溫度與飽和蒸汽的溫度之差稱為過熱度。18. 蒸汽壓縮制冷用制冷劑是如何分類的？ 答：按化學結構分有：無機化合物（如R717等）；碳氫化合物（R600a、R290等）。氟里昂（R22、R134a等）；多元混合溶液（非共沸溶液有R407C等，共沸溶液有R502等）；按蒸發(fā)溫度和冷凝壓力分有：高溫低壓制冷劑；中溫中壓制冷劑；低溫高壓制冷劑。按可然性和毒性分，分不可然、可然、易燃、低毒、高毒等組合類別。19. 何為CFC類物質？為何要限制和禁用CFC類物質？答：CFC類物質就是不含氫的氟里昂。CFC物質對大氣忠的臭氧和地球高空的

35、臭氧層有嚴重的破壞作用，會導致地球表面的紫外線輻射強度增加，破壞人體免疫系統(tǒng)。還會導致大氣溫度升高，加劇溫室效應。因此，減少和禁用CFC類物質的使用和生產(chǎn)，已經(jīng)成為國際社會環(huán)保的緊迫任務。20. 冷凝溫度變化和蒸發(fā)溫度變化分別對蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)有何影響？答：當蒸溫度一定時，隨著冷凝溫度的升高，則節(jié)流損失增大，制冷量減少，而軸功率增大，制冷系數(shù)降低；冷凝溫度下降，則節(jié)流損失減小，制冷量增加，功耗減少，制冷系數(shù)提高。當冷凝溫度一定時，隨著蒸發(fā)溫度的下降，壓縮機制冷量減少，而軸功率與制冷系數(shù)視情況而變。也減少。冷凝溫度不變時，制冷機在不同蒸發(fā)溫度下軸功率是變化的，而且與未變化前的蒸發(fā)溫度有關。當t

36、e由室溫逐漸下降時，制冷機的軸功率逐漸增大，te下降到一定值時，軸功率會達到最大值。如果蒸發(fā)溫度te繼續(xù)下降，軸功率逐漸減小。二. 畫圖及說明畫出制冷系統(tǒng)的基本原理圖及單級蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的理論循環(huán)壓焓圖和T-S，并說明其循環(huán)過程。答：制冷系統(tǒng)的基本原理圖間圖1。壓縮機的可逆絕熱過程是等熵過程，節(jié)流過程?？煽醋鳛榈褥蔬^程，則循環(huán)可用如下P-H和-S圖表示。圖2 為單級蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的理論循環(huán)壓焓圖和T-S。圖1 圖2 畫出蒸汽壓縮制冷回熱循環(huán)的P-H圖和圖。解：單級蒸汽壓縮制冷回熱循環(huán)的P-H圖和-S圖如下圖所示：三. 計算題 假定循環(huán)為單級壓縮蒸汽制冷的理論循環(huán)，蒸發(fā)溫度t0=15,冷

37、凝溫度為30，工質為R12，試對該循環(huán)進行熱力計算。（根據(jù)R12的熱力性質圖表，查出有關狀態(tài)參數(shù)值：h1=345.8 kJ/kg v1=0.09145 m3/kg h3=h4=228.6 kJ/kg h2=375.1 kJ/kg t2=57）解：該循環(huán)的壓焓圖如下所示： 1 單位質量制冷量q0=h1h5=345.8-228.6=117.2 kJ/kg 2 單位容積制冷量qV= q0/ v1=117.2/0.09145=1281.6 kJ/M34 單位理論功 w0=h2h1=375.1-345.8=29.3 kJ/kg 5 制冷系數(shù)= q0/ w0=117.2/29.3=4.0 6冷凝器單位熱負荷 qk=h2h3=375.1-228.6=