《制冷技术》指导书及报告

《制冷技术》指导书及报告

1、压缩机性能测试实验

2、单级压缩式热泵实验

3、膨胀阀节流性能及蒸发器性能综合实验

班级：

学号：

姓名：

指导老师：

河南理工大学土木工程学院

2017年3月

压缩机性能测试实验

一、实验目的：

1．了解制冷系统的组成

2．测定制冷机标准工况（或空调工况）下的制冷量Φ，功率P 和制冷系数ε。

（工况蒸发温度吸气温度冷凝温度过冷温度

标准工况-15℃+15℃+30℃+25℃

空调工况+5℃+15℃+40℃+35℃）

3．分析影响制冷机性能的因素。

二、实验方法及实验装置：

本实验采用具有第二制冷剂的电量热器法。它是间接测定产冷量的一种装置，即利用电加热器发出的热量来消耗产冷量。其实验装置如图1所示。

储液器

干燥过滤器

回热器

图1 实验装置原理图

三、实验步骤：

1．实验前准备

预习实验指导书，详细了解实验装置及各部分的作用，检查，熟悉个测试仪表的安装位置及所测参数的作用；了解和掌握制冷系统的操作规程；熟悉制冷工况调节方法。

2．启动制冷压缩机

(1)检查电源，各点连接是否正常。

(2)检查制冷系统各阀门是否正常。即压缩机排气阀必须打开，吸气阀处于

开启状态。工况电磁阀处于何种状态。

(3)启动制冷压缩机，并逐渐开启供液阀。

(4)检查制冷系统各部件运转情况。即排气压力，吸气压力，蒸汽压力，油

压是否正常。

3．量热器投入运行。

4．调节稳定工况

(1)压缩机排气压力是通过改变冷凝器风量来调节。吸气压力通过供给蒸

发盘管的制冷剂流量来调节。

(2)压缩机的吸气温度是通过改变供给第二制冷剂的功率来调节。

5．测定并记录数据

(1)测定蒸发压力Pe，冷凝压力Pc，排气温度t3,再冷温度t6，节流阀后液

温度t5，进蒸发器温度t1，,出蒸发器温度t2，吸气温度t4，室内环境温

度t h，量热器内压力P并记录到下表中。

(2) 测读量热器的电功率N.

(3) 用电压表及电流表测量电动机的输入功率P

(4) 待三次记录数据均在稳工况要求范围内，该工况测试即告结束。改变工

况，重复上述试验。

四、制冷压缩机的制冷量Φ：

2

1118171N n n

v 'v "i "i i i ??--?Φ+=Φ）（00

式中：N —供给电量热器的功率。KW

?Φ0—电量热器热损失(约10％)。KW

i 7—在规定的再冷温度下，节流阀前液体制剂的焓值。KJ/kg

i 1—在压缩机规定吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的焓值。KJ/kg i 1″—在实验条件下，离开蒸发器制冷剂蒸汽的焓值。KJ/kg i 8″—在实验条件下，节流阀前液体制冷剂的焓值。KJ/kg

v 1’—压缩机实际吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的比容。m 3/ kg v 1—在压缩机规定吸气温度，吸气压力下制冷剂蒸汽的比容。m 3/ kg n 1—压缩机的额定转速。r/min n 2—压缩机的实测转速。r/min 一般封闭式压缩机n 1 = n 2 。

五、整理分析实验结果：

1．根据上表记录数据计算制冷量Φ

2．根据上表记录数据计算制冷系数ε

空气源热泵实验

一、实验目的

1．测定空气源热泵的性能（供暖系数、功率等）。

2. 分析影响空气源热泵性能的因素。

二、空气源热泵实验台装置及工作原理

本空气源热泵实验台的工作原理图如图2所示，空气源热泵在运行中，通过空气蒸发器将环境中的空气传递给蒸发器中的冷媒（由液态变为气态），工质蒸汽经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸汽通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了由给水泵送来的冷凝水，冷凝的液态工质被收集到储液罐中，剩余的冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到空气蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。

图2 空气源热泵实验台工作原理图

本实验利用给水泵把冷凝水送入到冷凝器中，被高温的工质加热，冷凝水所吸收的热量相当于此空气源热泵供给用户的热量，所以冷凝水吸收的热量除以压缩机的功率即为供暖系数。冷凝水所吸收的热量可根据实验所测得的冷凝器进口水温度、出口水温度及水的比热来计算。同时，工质经冷凝后，又在钛包蒸发器中吸收空气的热量被蒸发，完成一个循环。根据能量守恒定律，工质在冷凝器中的放热量等于空气的吸热量。

三、实验步骤

1．实验前准备

预习实验指导书及安装使用说明书，详细了解实验系统各部分的作用，掌握热泵系统的操作规程和热泵工况的调节方法，熟悉各测试仪表的安装使用方法。

2．在启动空气源热泵之前要先将试验台的各个阀门（吸气、排气截止阀，膨胀阀）打开，然后打开电源开关，并依次打开风机开关启动蒸发循环系统，打开水泵开关启动水循环系统，打开压缩机开关以启动热泵工作循环系统。

3．本实验的工况由压缩机电压表或压缩机电流表来控制，空调开关可控制风机的风速，L、M、H分别对应低、中、高三种风速，通过调节空调开关及手动节流阀及膨胀阀使工况稳定，工况稳定时电压表和电流表的数值应该稳定不动或在一个较小的范围内波动。

4．待工况稳定后从压缩机电压表中读取电压，从压缩机电流表中读取电流。其它数据可由巡检仪测得，上排显示的是测量数值，下排显示的是通道号。可以通过巡检仪的上下键按钮来选择通道号，读取并记录所需测量数值。可以测量吸气温度、排气温度、钛包水温度、冷凝器温度、风速压差等参数。通道对应位置如图1中所示。

5．待三次记录数据均在稳定工况要求范围内，该工况测试即告结束。改变工况，重复上述实验。

6．实验结束后，依次关闭压缩机、水泵、风机、电源开关，停止系统工作。

四、实验数据记录

1．实验需处理数据记录表格

2．实验其它数据记录表格

五、实验数据的整理

取三次读数的平均值做为计算数据。

1．冷凝器的换热量

式中：G h ——流经冷凝器给水的流量，kg/s

C t ——流经冷凝器给水的比热，(C t =4.2 ) , kJ /( kg·℃) t 1 ,t 2——冷凝器进出口水的温度，℃ Q h ——冷凝器换热量，kW

2．流经风机的空气流量

式中：G L ——流经风机的空气流量，kg/s

D——风机出口管道直径给定，(D =0.12m) ρ——空气的密度(可根据t 4查表查得)，kg/m 3 ?P ——风速压差，Pa

3．流经风机的空气放热量（钛包蒸发器的换热量）

式中：G l ——流经风机的空气流量，kg/s

Q ——流经风机的空气放热量，kW

C a ——流经风机空气的比热，kJ /( kg·℃)

t 3,t 4——钛包冷凝器前后的进风温度及出风温度,℃

4．压缩机功率

在教学中，小型封闭式制冷压缩机可以认为：

310-?=UI N ε

式中：I——压缩机电流，A

U——压缩机电压，V εN ——压缩机功率，kW

5．供暖系数：

21()h h t Q G C t t =?-L G =

34()l a Q G C t t =?-430.99560.000093()/2a C t t =+?+h e

Q e N =

六、实验结果数据记录表格

1．实验结果数据记录表

七、计算并讨论

1．根据试验结果计算供暖系数?

膨胀阀节流性能及蒸发器性能综合实验

一、实验目的

（1）熟悉空调系统相关参数的调节及测试方法；

（2）调节膨胀阀的开度，研究膨胀阀的节流性能；

（3）计算并分析蒸发器的性能

（4）绘制此空调系统的阀开度—制冷系数图及阀开度—蒸发器总传热系数图。

二、实验原理

1．实验系统原理

调节膨胀阀开度，会造成工质流量的变化，工质的流量改变使工质在蒸发器中交换的热量也发生变化。在风机入口处，由蒸气发生器产生的蒸气对空气进行加湿，再由水加热器对空气进行加热处理，加热后的空气流经两个压缩机表冷器（管内氟昂）被冷却，将热量传递给表冷器内的工质，使工质蒸发，蒸发后的工质又回到压缩机被压缩，温度升高后进入冷凝器被冷却，冷却后的低温工质又经膨胀阀节流后回到表冷器再次被蒸发，如此循环往复。

本实验利用给水泵把水送入加热水箱加热又送到表冷器中，表冷器换热将风道内风加热送给蒸发器，蒸发器中吸收空气的热量被蒸发，根据能量守恒定律，工质在蒸发器中的吸热量等于风机送来空气在B到C段的放热量。蒸发器的换热量也就可以根据所测得的B、C点的干、湿球温度及毕托管测得的压差来计算。实验中蒸发器换热量即为制冷量，再由压缩机的轴功率（由压缩机的电压表和电流表计算）就可以求得在此膨胀阀开度下的制冷系数。

冷凝器储液罐

实验原理图

三、操作步骤：

(1)启动风机，利用风机变频器的频率调节风量。

(2)为加湿水箱加水3/4处，开启加湿开关，旋转加湿调节旋钮到最大，当

蒸汽产生时可根据实验调节加湿旋钮已达到实验需要的空气湿度。

(3)往膨胀水箱内加水4/5处，启动水泵开启并调节水调节阀，待水正常循

环后，开启水加热器的电加热锅炉装置(水温不高于60℃)。改变投入功

率可调节蒸发器前空气温度。

(4)待水流稳定后开启压缩机吸、排气截止阀、膨胀阀，并启动压缩机。

(5)缓慢打开并调节膨胀阀开度，开度由小到大调节，每次增加10%的开

度，使制冷系统可按规定工况正常工作。

(6)利用巡检仪图3可测量进风各点干、湿球温度，压缩机吸、排气温度，

节流阀前后温度等参数，巡检仪下排显示通道号，上排显示测量数值，

通道号对应如图2所示；利用毕托管流量计可测量压差。压缩机的电

压、电流，加热器的电压、电流可由表盘中的各电压、电流表中读取。

(7)实验完毕首先关闭全部电加热器，然后关闭节流阀，待吸气压力表针指

“0”时关闭压缩机(三分钟后停止水泵风机运转)并关闭其阀门。

(8)将测量数据记录到表格中，并对此空调系统的制冷性能、热平衡等进行

相应的计算。

四、实验数据记录

1．实验需处理数据记录表格

2．实验其它数据记录表格

五、 数据处理：

（1）空调系统风量：

a

a P

F V ρα

?=2

a

a P

a P F F G a

ραρα

ρ?=?=?22

式中：V a —空气的体积流量，m 3/s

F —风道面积，0.208×0.208=0.043264m 2

G a —空气的质量流量，kg/s α—测速毕托管系数，α=1.05-1.10 ?P —微压计压差，Pa

ρa —该测点空气密度（根据C 点干球温度可查得），kg/m 3

（2）计算空气在处理过程所换热量：

)

(C B a a i i G Q -?=

式中：

a

Q —空气处理过程所换热量(B 点到C 点)，kW

B i —空气处理前焓值（即B 点空气焓值），kJ/kg

C

i —空气处理后焓值（即C 点空气焓值），kJ/kg a

G —空气的质量流量，kg/s

测试点湿空气的焓值可用经验公式计算（B 点C 点干球温度和湿球温度均

已测得）：

)])(002.00005.0()([1868.42s s s t t t a t c b i ------?=

式中：a =-21.63，b =64.92，c =4356

t —干球温度，℃ t s —湿球温度，℃

（3）压缩机制冷量

在教学中可认为

a

Q Q =

式中：Q a —空气处理过程所换热量(前已算的)，kW

Q —压缩机制冷量，kW

（4）蒸发器的总传热系数

310k a Q A t ?=

?

式中：k—蒸发器的总传热系数，w/( m 2℃)

Q a —空气处理过程所换热量(B 点到C 点)，kW

A =πdnl

A —蒸发器外表面积，m 2 d —蒸发器管外径，m l —蒸发器管长，m n —蒸发器管个数

1

22

11221ln )

()(t T t T t T t T t -----=?ψ

—传热温差，℃

ψ—常数（如教学上有需要查表可得，这里近似认为为0.9） T 1—B 点干球温度，℃ T 2—C 点干球温度，℃ t 1—蒸发器进温度，℃ t 2—蒸发器出温度，℃

（5）压缩机轴功率

3

10-?=ηIU N c

式中：I—压缩机电流，A

U—压缩机电压，V N c —压缩机轴功率，kW

η—效率(由指导教师给出,一般为0.9)

（6）制冷系数

c N Q =

ε

表冷器及蒸发器数据

六、实验结果数据记录表格及曲线图

1．实验结果数据记录表

2．曲线图

横坐标为膨胀阀开度，纵坐标分别为制冷系数及蒸发器传热系数。

蒸发器传热系数

制冷系数

七、计算并讨论

1．根据试验结果计算制冷系数ε