制冷与低温原理实验指导书(1).doc

单级蒸气压缩式制冷机性能实验单级蒸气压缩式制冷机性能实验一、 实验目的1 了解单级蒸气压缩制冷机试验系统和制冷机的运行操作。2 掌握小型单级制冷压缩机主要性能参数的测试方法和使用仪表。3 了解国际标准ISO9171974制冷压缩机的试验和中华人民共和国国家标准GB577386“容积式制冷压缩机性能试验方法”。4 掌握制冷压缩机的工况分析及数据整理方法，绘制性能曲线。5 初步掌握试验工况的试验有关规定。二、 实验原理制冷压缩机的性能随蒸发温度和冷凝温度的变化而变化，因此需要在国家标准规定的工况下进行制冷压缩机的性能测试。压缩机的性能由其工作工况的性能系数COP来衡量： (2-1)式中，压缩机的制冷量；压缩机的输入功率。在一个确定的工况下，蒸发温度、冷凝温度、吸气温度以及过冷度都是已知的。这样，对于单级蒸气压缩式制冷机来说，其循环p-h图如图21所示：图21 循环的p-h图图中，1点为压缩机吸气状态；45为过冷段。在特定工况下，压缩机的单位质量制冷量是确定的。即：。因此只要测得流经压缩机的制冷剂质量流量，即可计算出压缩机的制冷量，即 (2-2)压缩机的输入功率：开启式压缩机为输入压缩机的轴功率，封闭式（包括半封闭式和全封闭式）压缩机为电动机输入功率。三、 实验设备本试验台采用如图22所示系统：制冷压缩机性能实验系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、恒温器电参数仪等设备组成。压缩机吸气压力、排气压力、吸气温度均控制在国家标准规定的状态下。吸气温度电子膨胀阀门的开度由控制，吸气压力由恒温器2调节蒸发器冷媒水进口温度T9控制；排气压力由恒温器1调节冷凝器冷却水进口温度T7控制。通过测量蒸发器的冷媒水进出口温度和流量得到压缩机的实际制冷量，通过测量冷凝器的冷却水进出口温度及流量得到冷凝换热量。由此得到压缩机的主辅侧质量流量，进而计算出标准工况下的主辅侧制冷量。压缩机的输入功率由电参数仪测得。在制冷系统内部安装多个温度和压力测点，可以方便地确定系统内部状态。图22 单级蒸气压缩式制冷机示意图四、 实验步骤1. 做好实验的准备工作，接通电源和冷却水；2. 打开冷媒水泵，启动压缩机；3. 观察计算机上模拟图，通过调节电子膨胀阀门的开度和恒温器的加热量，使系统工况趋于稳定；4. 将吸、排气压力控制器打成自动，通过微调电子膨胀阀的开度使系统各参数接近要求值；5. 待工况稳定后，依次记录各仪表上的读数；6. 实验结束，退出计算机上模拟图界面：（1）将压缩机按钮键复位,关闭加热器 ；（2）大约1分钟后，关闭冷媒水泵和总电源开关；（3）关闭冷却水阀门。五、 实验方法为了确保实验系统运行在一个特定的工况下，实验中通过控制使吸气压力、排气压力和吸气温度三个量稳定在设定值附近，这三个参数允许的偏差范围按如下规定：表21 实验参数的偏差范围实验参数每一个测量值与规定值间的最大允许偏差吸气压力1.0%排气压力1.0%吸气温度3.0实验中，排气压力由冷却水进口温度T7通过恒温器1控制，吸气压力用载冷剂进口温度T9通过恒温器2控制，吸气温度由电子膨胀阀控制。1、制冷量的计算本实验的制冷量的计算，是从制冷系统的一个主要热交换器蒸发器着手考虑的，根据蒸发器两侧流体的热平衡来计算制冷剂制冷流量。蒸发器制冷量先可由载冷剂的热量变化来计算，即式中，蒸发器制冷量（kW）；载冷剂比热容 （）； 由涡轮流量计2测得的载冷剂流量（）；载冷剂密度（）；载冷剂进口温度（）；载冷剂出口温度（）。其中计算某一温度t时载冷剂（质量浓度为20%的乙二醇溶液）比热容和密度公式如下： 在不考虑蒸发器“跑冷”损失的情况下，则有蒸发器热平衡关系计算出制冷剂流量，为式中，取测试工况下节流阀前和蒸发器出口对应点的焓值。再对比标准工况下吸气口制冷剂比容差异，可得到压缩机标准工况下的制冷量为：式中，测试工况下的压缩机吸气口制冷剂比容；标准工况下的压缩机吸气口制冷剂比容。标准工况下单位质量制冷量，即2、制冷机性能系数COP的计算：公式如下：式中，压缩机标准工况下的制冷量，计算得；压缩机的输入功率，由软件读取。六、 实验报告要求1 绘制制冷循环图2 实验记录和计算结果3 制冷压缩机在某一冷凝温度下的性能曲线4 进行理论计算和实际测试结果比较，分析产生误差的原因。七、 思考题1. 何谓干压缩？为什么在蒸汽压缩式制冷循环中严禁产生湿压缩？2. 为什么称压缩机吸气管内的过热为有害过热？ 3. 制冷剂R12，R22，R134各为什么化学物质，它们对大气臭氧层有无破坏？实 验 报 告