实验三 热电制冷原理演示装置实验
《制冷原理》实验指导书
《制冷原理》实验指导书南京航空航天大学能源与动力学院制冷（热泵）循环演示装置实验一、实验目的：1. 演示制冷、制热循环系统工作原理，观察制冷工质的蒸发、冷凝过程和现象；2. 熟悉制冷、制热循环系统的操作、调节方法；3. 进行制冷、制热循环系统粗略的热力计算。
二、实验装置演示装置由全封闭压缩机、热交换器1、热交换器2、浮子节流阀、手动换向阀及管路等组成制冷、制热循环系统。
由转子流量计及换热器内盘管等组成水换热系统，还设有温度、压力、电流、电压等测量仪表。
制冷工质采用低压工质R11。
装置的原理如图1、2、3所示。
当系统做制冷（制热）循环时，换热器1为蒸发器（冷凝器），换热器2为冷凝器（蒸发器）。
面板示意图如图4所示。
图1制冷（制热）循环演示装置原理示意图图2 制冷循环演示装置原理示意图电流表排气压力表排气压力表图3 制热循环演示装置原理示意图图4 制冷（热泵）循环演示装置控制面板示意图三、操作步骤1. 制冷循环演示（1） 将手动换向阀调至A1、A2全开，B1、B2全关位置；（2） 打开连接演示装置的供水阀门，利用转子流量计阀门适当调节蒸发器、冷凝器水流量；（3） 开启压缩机，观察工质的冷凝、蒸发过程及现象；（4） 待系统运行稳定后，即可记录压缩机输入电流、电压、冷凝器压力，冷凝器和蒸发器进、出口水温参数。
2. 热泵循环演示（1） 将手动换向阀调至B1、B2全开，A1、A2全关位置； （2） 类似上述（2）、（3）、（4）操作步骤并记录全部参数。
四、制冷（热泵）循环的热力计算1. 当系统为制冷循环时换热器1的制冷量为：)(2111t t C G Q p -= [kW] 换热器2的换热量为：)(4322t t C G Q p -= [kW] 压缩机功率为：UI N = 热平衡误差为：%100)(1211⨯--=∆Q N Q Q制冷系数为：NQ 11=ε 2. 当系统为热泵循环时换热器1的制热量为：)(1211t t C G Q p -'=' [kW]换热器2的换热量为：)(3422t t C G Q p -'=' [kW] 压缩机功率为：UI N = 热平衡误差为：%100)(1212⨯'+'-'=∆Q N Q Q 制热系数为：NQ 12'=ε 以上各式中2211,,G G G G ''和为换热器1和换热器2的水流量[kg/s]。
制冷、热泵循环演示及测试实验
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• 制冷、热泵循环演示实验装置原理如图6－28和 图6－29所示。当系统作制冷循环时，换热器1为 蒸发器，换热器2为冷凝器。当系统作热泵循环时， 换热器1为冷凝器，换热器2为蒸发器。
实验操作步骤
实验数据记录及整理
制冷工况
换热器1 流量
进水温 •出水温度 换热量
压缩机
蒸发器
提供冷量
冷凝器 膨胀阀
冷媒变化分析
低温 低压 压缩机 （压缩）
气体 高
●耗电做功使低温低压冷媒气体 变为高温高压气体
温
气
高
体
压
蒸发器 （蒸发）
●空气吸收冷媒的冷量使 液态冷媒变为气态
冷凝器 （冷凝）
●向空气放出冷媒的热量使 气态冷媒变为液态
液 体
膨胀阀 （膨胀）
低温 低圧 ●降低冷媒压力
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制冷、热泵循环演示及测试实验
暖通空调专业实验（一）
热泵的工作原理
• 热泵是一种基于逆卡诺循环基本原理，采 用电能驱动，从低温热源中吸取热量，并 将其传输给高温热源以供使用，传输到高 温热源中的热量不仅大于所消耗的能量， 而且大于从低温热源中吸收的能量，它可 以将空气、土壤、水中所含的热能、工业 废热及太阳能等转换为可以利用的高位热 能，从而达到节省部分高位能的目的。
●调整冷媒流量
液 体
高 高圧 温
冷媒变化分析
冷媒变化分析
Ｐ-ｈ图
过冷
绝 对 压 力
ＭＰａ
高压
膨 胀
低压
冷凝 蒸发
压缩
过热
冷媒焓值 ＫＪ／Ｋｇ
冷暖空调原理
室内机 吸 热
蒸发器
热电制冷的原理及应用实例
热电制冷的原理及应用实例1. 热电制冷的原理热电制冷（thermoelectric cooling）是一种通过热电效应实现制冷的技术。
热电效应是指当两种不同材料的接触面存在温度差时，由于电子的迁移，会产生一个电势差。
热电制冷就是利用这种热电效应将热量从一个物体传递到另一个物体，从而实现冷却的过程。
热电制冷的原理可以通过以下几个步骤来解释：1.首先，热电制冷器由两种不同的材料（通常是P型和N型的半导体材料）组成。
这两种材料之间形成了一个所谓的热电偶。
2.当电流通过热电偶时，由于这两种材料之间的温度差异，电子会从高温一侧向低温一侧移动。
这导致了高温一侧电子的过量，产生了一个电势差，即热电效应。
3.然后，根据热电效应的原理，电势差会导致热量从高温一侧传递到低温一侧。
这个过程是通过电子的迁移和传导导热完成的。
4.最后，通过将低温一侧与外部环境接触，热能可以被散发出去，实现了制冷效果。
2. 热电制冷的应用实例热电制冷技术在很多领域都有广泛的应用。
下面介绍一些热电制冷的应用实例：2.1 电子设备冷却现代电子设备通常在工作时会产生大量的热量，为了保持设备的正常运行，需要对其进行冷却。
热电制冷技术可以在电子设备中使用，通过在集成电路上放置热电偶，将热量从电子设备传递到散热片，从而实现冷却效果。
这种方法具有体积小、无噪音、可靠性高等优点。
2.2 空调和制冷设备热电制冷技术可以用于小型的空调和制冷设备。
相比于传统的压缩机制冷技术，热电制冷技术更加简单、节能、无霜冻和无需维护。
因此，它被广泛应用于一些小型房间空调、车载冰箱、微型制冷箱等场景。
2.3 光学设备冷却在一些对温度要求非常高的光学设备中，如红外线探测器和激光器等，需要将设备冷却到极低的温度，以提高设备的性能和寿命。
热电制冷技术能够提供高精度的温度控制，并且可以应用于高温差环境下，因此被广泛用于光学设备的冷却领域。
2.4 汽车座椅冷却现代汽车座椅通常具有加热和通风的功能，为乘坐者提供舒适的体验。
图解制冷原理(内含动态原理图)
图解制冷原理（内含动态原理
图）
一、空调系统
首先是空调系统的使用。
我相信朋友们闭上眼睛也能说出原理。
二、冰箱系统
冰箱系统也是制冷系统最常见的应用。
我们来看看原理。
三、热泵系统
实际上，热泵系统是空调制冷系统的逆向应用方案。
之前用制冷制冷系统产生冷量，现在用四通换向阀产生热量。
我们来看一下原理图。
先来看看制冷模式：
再来看看热泵运行模式：
实际使用当中，最常见的还是风冷热泵机组了，看下面的原理图：
1.第一，制冷模式可以产生冷水。
如果连接空气末端设备，可以为房间提供冷能。
2、再来看看制热模式，早的很多年前，这个系统经过包装一下，摇身一变，变成一个非常时髦的概念叫空气源热泵系统，号称是第五代热水系统：
四、制冰机系统
制冰机也是制冷系统最常见的应用之一。
我们来看看制冰机的几种形式。
五、除湿机系统
当然，除湿机系统也是基于制冷系统的原理。
潮湿的空气被风扇吸入机器，并通过热交换器。
此时空气中的水蒸气凝结成水滴，而干燥的空气温度降低，排出机外。
六、汽车空调系统
汽车空调系统是制冷系统的经典用例，包括汽车空调系统、火车空调系统、公交车空调系统、冷藏车空调系统、冷藏集装箱等。
我们简单看一下:
七、冷藏展示柜
超市、餐厅的冰箱、展示柜也是利用制冷原理。
八、干冰机
干冰机也是利用制冷原理的哦。
多功能制冷制热演示实验
多功能制冷制热演示实验一.实验目的1.了解冰箱的工作原理；2.了解空调的工作原理。
二.实验装置和原理2.1电冰箱的工作原理和装置电冰箱的制冷系统从原理上讲是利用制冷剂液态和气态的转化特性，把蒸发的制冷剂还原成原来的液体，使其在一个密闭的系统内循环。
该循环被称为“制冷循环”。
实际这一循环需经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程。
如图1.1，当电冰箱接通电源后，压缩机1启动，工作中的压缩机把制冷剂压缩成高温高压气体，经高压管2被输送到冷凝器3中，被冷凝的制冷剂此时的状态为高压液体，经过滤器4过滤、毛细管5节流后，进入蒸发器6，此时的制冷剂在一定的压力下，蒸发沸腾，吸收周围空间的热量。
最后经压缩机的低压管7被吸入压缩机，经压缩机的压缩继续下一个循环。
这样，制冷剂在这个密闭的系统中往复循环达到了制冷的目的。
1压缩机2高压管3冷凝器4干过滤器5毛细管6蒸发器7低压管8工艺管图1 电冰箱制冷循环图2.2空调工作原理和装置1.空调制冷系统的工作原理如图1.2中的a所示。
压缩机吸入制冷剂R22的过热蒸汽，经压缩机压缩为高压高温蒸汽经过四通换向阀进入冷凝器冷却冷凝后，经毛细管进入蒸发器吸热汽化，制冷剂蒸汽再经过换向阀进入压缩机的吸气口，由压缩机进行压缩再循环。
此时流经蒸发器表面的空气被冷却降温，由风扇吹向室内。
而室内高温空气经风口被吸入，室内空气如此循环，达到降低室温的目的。
制热系统是通过换向阀的切换作用，使制冷剂可顺向流动也右反向流动，使蒸发器和冷凝器的作用互换，达到对室内即可制冷又可制热的目的。
图1.2中的b为空调制热时制冷剂流动路线，由压缩机排出的高温高压蒸汽，经过换向阀进入室内换热器（冷凝器功能），散热冷凝后经毛细管流入室外换热器吸热气化，制冷剂蒸汽再经过换向阀进入压缩机的吸气口，经压缩进行再循环，其结果是从室内换热器送出的是热风—制热。
热泵制热是通过制冷剂从室外空气中吸取热量，经过制冷系统向室内散发，实现这个过程消耗的功率是压缩机对制冷剂的压缩功，压缩功做功后转换为热量也在冷凝器中向室内排放。
制冷实验指导
制冷原理与装置实验一压缩机性能测试[实验目的]1. 加深了解制冷循环系统的组成。
2. 学习测定压缩机性能的方法。
3. 通过实际测定制冷机运行参数以及计算，分析影响压缩机性能的因素。
[实验原理]实验装置为教学用制冷压缩机性能试验台。
该试验台采用全封闭制冷压缩机，冷凝器和蒸发器均采用对流式水换热器。
制冷压缩机的轴功率通过输入电功率来测算。
制冷压缩机性能试验台的制冷循环系统见图1，图2为水循环系统简图。
图1制冷循环系统图图2 .水循环系统图1.压缩机,2.冷凝器,3.截止阀,4.干燥过滤器,5.过冷 1.压缩机,2.冷凝器,3.温度计,4.加热器,温度计,6.截流阀,7.蒸发器, 8.吸气温度计, 9.吸气 5.阀门, 6.水泵,7.蒸发器水箱, 8.溢流水箱, 压力表, 10.吸气阀, 11.排气阀, 12.排气压力表9.冷凝器水箱10.流量计,11.出水管13.排气温度计, 14.电流表,15.电压表[实验方法和步骤]1. 实验前准备：（1）学习实验指导书和安装使用说明书，详细了解实验台各部分的作用，掌握制冷系统的操作规程和制冷工况参数，熟悉各测试仪表的安装使用方法。
（2）启动水循环系统及制冷系统。
（3）按指导教师要求，参考安装使用说明书介绍的方法调节运行情况。
2. 进行测试：（1）待工况确定后，即可开始测试，测取蒸发压力、冷凝压力、吸气温度、排气温度、过冷温度、蒸发器和冷凝器的进、出水温度及它们的流量、压缩机的输入功率等参数。
（2）为提高测试准确度，要求在稳定的工况范围内，共测取三次数据，以其平均值作为测试结果。
（3）测试结束后，按使用说明书之规定停止系统工作。
[实验数据处理]1. 制冷量： 式中：Q1：蒸发器换热量，G 2——载冷剂流量（Kg/s ）C p ——载冷剂的定压比热(Kj/Kg.c)t 1、t 2----载冷剂的进出口温度（℃）i 1----在规定吸气温度、吸气压力下制冷剂蒸发的焓值(Kj/Kg)i 7----在规定过冷温度下，节流阀前液体制冷剂的焓值(Kj/Kg)i 1----在实验条件下，离开蒸发器的制冷剂的焓值(Kj/Kg)i 6----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----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 ）2. 压缩机轴功率N=I ·V ·N(Kw)式中：I V 为封闭压缩机的输入电流和输入电压N 为压缩机的效率取0.753. 制冷系数ε=Q/N4. 热平衡误差式中：Q2----冷凝器的换热量 ，G l ——冷凝器水流量（Kg/s ）t 1、t 2----冷凝器水的进出口温度（℃）C p ----水的定压比热（Kj/Kg.℃）[思考题]分析影响制冷机性能的因素以及相应措施。
北理珠-制冷原理设备实验指导书
北京理工大学珠海学院制冷原理设备实验指导书热能与动力工程教研室2015.5目录实验一表面式换热器性能测试实验二翅片管式换热器性能测试实验三直流调速家用中央热泵式空调机组的拆装实验（一）、表面式换热器性能测试通常表面式换热器可分为表面式冷却器和空气加热器两大类。
表面式冷却器一般以冷水或者制冷剂作为冷媒，可实现对空气的等湿冷却、减湿冷却等处理过程。
空气加热器一般以热水或者蒸汽作为热媒，可实现对空气的等湿加热的处理过程。
一、实验目的通过本实验熟悉和掌握空气加热器（简称加热器）性能（换热量）的测定方法。
二、实验装置及仪器图一、实验装置示意图1.循环水泵2.转子流量计3.过冷器4.表冷器5.实验台支架6.吸入段7. 整流栅8.加热前空气温度9. 表冷器前静压10.U形差压计11. 表冷器后静压12.加热后空气温度13.流量测试段14孔板17.风机18.倾斜管压力计19.控制测试仪表盘20.水箱换热器为表冷器，表冷器几何尺寸如下表：铝翅片尺寸（mm）片距（mm）基管直径dw/dn（mm）迎风面积Fy（m2）散热面积F（m2）最窄通风面积f（m2）热水流通面积fˊ（m2）200432.10/8 0.04 0.885 0.026 0.000012562．水箱电加热器总功率为4.5kW，分三档控制，三档功率分别为1.5kW。
3．空气温度和热水温度用K型热电偶测量。
4．空气流量用孔板配倾斜式微压计测量。
5．空气通过换热器的流通阻力，在换热器前后的风管上设静压测嘴，配倾斜式微压计测量；热水通过换热器的流通阻力，在换热器进出口处设测阻力测嘴，配压力表和U型管测量。
6．热水流量用转子流量计测量。
三、实验方法1．联接电源（380V，四线，50HZ，5kW）。
2．向电热水箱内注水至水箱净高5/6处。
3．用耐压胶管连接换热器进出口处的阻力测嘴和差压计的管口。
4．连接倾斜式微压计及其相应的接口。
5．工况调节1）全开水箱电加热器开关，待水温接近试验温度时，打开水泵开关，利用水泵出口阀门调节热水流量。
制冷工作原理实验报告
制冷工作原理实验报告
制冷技术在现代社会中扮演着重要的角色，无论是家用空调、冰箱，还是工业生产中的冷冻设备，都需要涉及制冷原理。
为了更好地了解
制冷工作原理，我们进行了以下实验。
实验目的：
本实验旨在通过实际操作，观察和验证制冷系统的工作原理，掌握
制冷技术相关知识。
实验器材：
1. 制冷实验箱
2. 温度计
3. 压力表
4. 制冷剂
实验步骤：
1. 打开制冷实验箱，将温度计置于箱内并记录初始温度。
2. 通过控制制冷实验箱的设置，调节制冷系统的工作状态。
3. 观察和记录制冷实验箱内温度的变化，以及压力表的显示情况。
实验结果：
经过一段时间的实验操作，我们得出以下结论：
1. 初始温度下，制冷实验箱内的温度开始逐渐下降，同时压力表显示制冷系统内的压力随之变化。
2. 随着制冷系统的运转，制冷实验箱内的温度最终稳定在设定的制冷温度值附近。
3. 实验过程中观察到，制冷剂在制冷系统内循环流动，起到吸热和放热的作用。
实验结论：
通过本次实验，我们深入了解了制冷工作原理，制冷系统的运行主要依靠制冷剂的循环，通过吸收热量使室内温度降低，从而实现制冷效果。
同时，压力的变化也是制冷过程中重要的参考指标，能够反映出制冷系统内部的工作状态。
总结：
制冷技术在日常生活和工业生产中发挥着重要的作用，通过实验我们更加直观地了解了制冷工作原理。
希望今后能够进一步学习和掌握相关的制冷技术知识，为实际应用提供帮助。
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实验三热电制冷原理演示装置实验
一、实验目的和要求
通过本实验了解和掌握热电式（半导体）制冷装置的结构构成、工作过程、工作原理及特性。
掌握环境温度、冷却水（空气）对热电制冷过程的影响。
二、实验装置的组成和工作原理
1. 吸附实验装置的组成
本实验装置由热电堆、直流电源、热端铜板、冷端铜板、导线、冷却水泵及测试仪表等组成。
实验装置的系统原理如图1所示。
图1 热电制冷系统原理图
三、工作原理
热电制冷是一种以温差电现象为基础的制冷方法。
它利用珀尔帖效应原理达到制冷目的，即在两种不同金属组成的闭合线路中，通以直流电流，会产生一个接点热，另一个接点冷的现象，称做温差电现象。
半导体材料所产生的温差电现象较其他金属要显著得多，一般热电制冷都采用半导体材料，所以又称之为半导体制冷。
图2示出了由一块P型半导体材料和一块N型半导体材料连接成的电偶，通以直流电后制取冷量的情况。
由于P型半导体内载流子（空穴）和N型半导体内的载流子（电子）与金属片中所具有的载流子势能不同，必然会在半导体材料和金属片的结点上发生能量的传递与转换。
因为空穴在P 型半导体内具有的势能高于其在金属片内的势能，在外电场作用下当空穴通过接点a时，需要从金属片中吸取一定的热量，用以提高自身的势能才能进人P型半导体内。
因而a处温度就会降低形成冷接点。
当空穴通过b接点时，需要将多余的一部分势能留给接点，才能进人到金属片中，这时接点b处温度会升高，形成热结点。
图2 基本热电偶制冷回路
同理，在外电场作用下电子通过热电偶回路时，也将引起d接点降温形成冷接点，c接点升温形成热接点。
在回路中冷、热接点可以根据制冷或制热的需要得到利用。
而且将电源极性互换时，电偶对的制冷端和发热端也随之互换。
四、实验方法和步骤
在正式实验之前，先部分打开水阀，检查冷却水回路是否有泄漏或堵塞。
在确认无误后，将水阀开大，使冷却水回路开启。
然后，接通热电制冷器的电源。
观察热电制冷器冷端（铝制圆柱形容积）温度测点的变化，看是否有结露或结霜现象，同时观察冷却水进出口温度的变化，并作实验数据记录。
改变冷却水的温度，重复上述实验，看对制冷器的制冷性能（如制冷器冷端温降速率，最低制冷温度等）是否有影响。
五、实验记录及数据处理
班级姓名学号试验日期得分
序号测试
时间
冷却水进
口温度
（℃）
冷却水出
口温度
（℃）
环境温度
（℃）
制冷器冷
端起始温
度（℃）
制冷器冷
端制冷温
度（℃）
制冷器降
温速率
（℃/min）
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
六、思考题
1.试述热电制冷的基本原理。
2.热电制冷装置的特点及其应用领域有哪些？
3.试述热电制冷循环所采用的热电堆级有哪几种联结方式？
4.试通过实验，说出冷却水温度对热电制冷系统性能的影响关系。