空调系统运行工况实验

空调系统运行工况实验
实验指导书
土木工程系暖通实验室
指导教师：王春慧
一、实验目的
1、了解和掌握空调处理过程和空调系统的组成。

2、测定表冷器的性能。

3、模拟夏季空气处理方案。

4、了解和掌握夏季一次回风系统空气处理过程。

5、掌握空气处理主要过程段的热工计算方法。

二、实验装置
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G
F E
D
C
B
A
图１
1—排风调节阀；２—一次回风调节阀；３—二次回风调节阀；４—新风调节阀；５—新风过滤器；
６—预热器；７—表面式换热器；８—蒸汽喷管；９—再热器；10—送风机；11—电热源；
12—沉浸式换热器；13—水泵；14—风冷热泵模块机；15—蒸汽发生器。

本实验装置如图1所示。

该装置主要由空气循环系统、风冷热泵系统、冷（热）媒水系统和蒸汽系统四部分组成。

空气循环系统由空气处理机组、模拟房间和回（排）风管三大部分组成，空气处理机组内包括预热器、表面式换热器、蒸汽喷管、再热器和送风机等，主要实现对空气的热质处理过程；模拟房间内设电热源，用于夏季工况时辅助模拟室内外综合冷负荷；回（排）风管引出一次回风口、二次回风口和排风口。

热泵系统由风冷热泵模块机和沉浸式换热器连接组成，夏季工况时可提供处理循环空气所需的冷量，冬季工况时可提供处理循环空气所需的部分热量。

冷（热）媒水系统由沉浸式换热器通过水泵连接表面式换热器组成，给表面式换热器提供冷（热）量。

蒸汽系统由蒸汽发生器连接蒸汽喷管组成。

全空气空调系统实验装置采用半透明设计，整体固定在机架上，可以模拟全新风系统、再循环式系统、回风式系统等全空气空调系统冬（夏）季工况的切换运行，并能在不同空气流动模式下实现对空气的加热、冷却、加湿、除湿等单独及组合处理过程，同时通过对相关参数的科学测定，可以进行空气处理过程的有关理论分析。

三、实验原理
全空气空调系统通常根据房间送风参数的要求，将空气在空气处理装置中处理后，再通过风道输送到房间中，该系统又称集中空调系统。

全空气系统完全是由空气来负担室内的冷负荷、热负荷、湿负荷。

根据处理的空气来源不同，全空气系统可分为全新风系统、再循环式系统和回风式系统三大类：
全新风系统又称直流式系统，处理的空气全部来自室外新鲜空气（新风），即新风经处理后送入室内，消除室内的冷、热负荷、湿负荷后排出室外。

再循环式系统又称封闭式系统，处理的空气全部来自室内再循环空气，即室内空气经处理后再送回室内消除室内冷、热负荷、湿负荷。

回风式系统又称混合式系统，处理的空气通常是部分新鲜空气和室内回风的混合空气，即新风和回风混合并经处理后，送入室内消除室内冷、热、湿负荷。

回风式系统通常可分为一次回风系统和二次回风系统两大类。

一次回风系统是将从房间抽回的空气与室外空气混合、处理后再送入房间中。

二次回风系统是
将从房间抽回的部分空气与室外新风混合、处理，再与另外一部分回风进行二次混合之后送入房间中。

夏季空气处理常采用表面冷却器(或喷水室喷冷水)冷却减湿→加热器再热或吸湿剂减湿冷却两种途径。

夏季一次回风系统空气处理过程在i-d 图上表示如图2：
图中，室外空气状态点A 、室内空气状态点G 、混合空气状态点B 、经表冷器冷却减湿后空气状态点C 、经再热器等湿加热后送风状态点F 的空气状态参数可由实验仪器直接读取，而空气处理风量、表冷器冷却能力的大小计算方法如下：
1、空气处理风量a G ：
a a G 3600FV =ρ
式中:a G ——空气的质量流量（kg/h ）；
a ρ——空气的密度（kg/m 3）
； V ——空气的流速（m/s ）；
F ——风管横截面积（m 2
）。

2、表冷器冷却能力
图2 夏季一次回风空气处理过程 1）空气经表冷器放出的热量Q ： Q=G （i 1-i 2） （kcal/h ）
式中，G 为经过表冷器的实测风量，kg/h ； i 1、i 2为表冷器前、后空气的焓，kcal/kg 。

2）冷水经表冷器吸收的热量Q 1： Q 1=W （t 2-t 1） （kcal/h ）
式中，W 为经过表冷器的实测水量，kg/h ；t 2、t 1为表冷器出、进口水温，℃。

空气经表冷器放出的热量Q 和冷水经表冷器吸收的热量Q 1应相等，实验时允许有误差。

四、实验步骤
1、熟悉实验装置，了解实验装置各个设备、部件以及测量系统的作用和功能。

2、接通电源，开启一次回风调节阀、新风调节阀和排风调节阀，关闭二次回风调节阀。

3、开启风机，
4、给沉浸式换热器水箱内加满洁水，开启水泵，开启风冷热泵模块机为制冷工况。

5、开启预热器、再热器、模拟房间内热源。

（预热器，模拟房间内热源，分别模拟室外和室内综合冷负荷）。

预热器、再热器、电热源等电加热设备持续工作时间不宜过长，待数据稳定后应及时读取数据，测试之后应及时关闭，以免装置内温度持续过高造成器件损坏。

7、实验结束后，依次关闭预热器、再热器、模拟房间内热源和风冷热泵模拟机块。

8、20分钟后，关闭水泵和风机。

五、实验报告的编写
1、根据实验测试数据，将夏季一次回风系统空气处理过程在i-d 图上表示出来。

2、计算空气处理量和表冷器冷却能力。

3、回答问题：在夏季工况下，为什么有些全空气空调系统要运行再热功能？
4、回答问题：空调房间内的电热源模拟的夏季哪些热负荷？
5、回答问题：关闭电加热设备后，为什么等20分钟后再关闭水泵和风机？。