实验八 制冷制热循环.doc

实验八 制冷制热循环一、实验目的1、熟悉并掌握蒸气压缩式制冷循环和制热循环；2、针对家用空调器和冰箱，定量计算与分析制冷循环的制冷系数和制热循环的供热系数；3、了解制冷与制热设备。二、实验基本原理制冷循环和制热循环是在逆卡诺循环的基础上发展起来的，实际的循环和逆卡诺循环是有区别的。对于蒸气压缩式制冷循环（制热循环），主要区别在于：用节流膨胀设备代替了逆卡诺循环中的膨胀机；压缩机主要工作在过热蒸气区；传热是在接近等压情况下的有温差的传热过程。下面的图1的温熵图表明了蒸气压缩式的理论制冷循环（制热循环）与逆卡诺循环的区别。图1 理论制冷循环（制热循环）同逆卡诺循环的区别在逆卡诺循环中，循环是按照1-2-3-4-1的过程进行的，由等熵就绝热压缩过程（1-2）、等温压缩放热过程（2-3）、等熵绝热膨胀过程（3-4）、等温膨胀吸热过程（4-1）组成。表示放热温度，表示吸热温度。在理论制冷循环中，循环也是按照1-2-2-3-4-1的过程进行的，循环的大部分是在制冷剂的两相区内完成，压缩过程在过热蒸气区内完成（认为是等熵压缩）；放热过程由于实际冷凝器的特点简化成等压的放热过程；制冷剂放热后变成液体状态，有时还有一定的过冷（图1的右图中的3点），由于用节流设备代替了膨胀机，所以3到4是一个熵增的节流过程；最后制冷剂在蒸发器中完成等温膨胀吸热过程。由于循环的吸热和放热大部分是在两相区内完成的，在两相区内等压线和等温线是重合的，因此定义蒸发器中的压力为蒸发压力，对应的饱和温度为蒸发温度；定义冷凝器中的压力为冷凝压力，对应的饱和温度为冷凝温度。表示制冷剂状态参数的图线有几种。前面分析蒸气压缩制冷循环时，使用的是制冷剂的温熵图。此图中热力过程线下面的面积为该过程所收受的热量，很直观，便于分析比较。但是，由于定压过程的吸热量、放热量以及绝热压缩过程压缩机的耗功量都可用过程初、终状态的比焓计算，所以，进行制冷循环的热力计算时，常采用压焓图。图2 压缩式理论制冷循环在压焓图上的表示压焓图的纵坐标是压力，为了使低压部分表示的清楚，采用对数坐标，即；横坐标是比焓。图2是在压焓图上表示蒸汽压缩式制冷的理论循环，图中12为绝热压缩过程。即定熵过程；23为制冷剂在冷凝器中的定压放热过程，其中22是放出过热热量，23是放出比潜热，33是放出过冷热量；34是节流过程，节流前后比焓不变；41为制冷剂在蒸发器内定压蒸发吸热过程。三、实验内容家用空调器实验台的测量参数包括：高压侧压力、低压侧压力、压缩机吸气温度、压缩机排气温度、冷凝器温度、过冷温度、蒸发器温度、过热温度、室内温度和室外温度。家用空调器实验台的测量参数包括：高压侧压力、低压侧压力、压缩机吸气温度、压缩机排气温度、冷凝器温度、过冷温度、蒸发器温度、过热温度、冷冻室温度和环境温度。通过实验，分别测量不同设定温度下、不同运行方式时空调或冰箱的冷凝压力、蒸发压力、蒸发器出口过热温度、压缩机吸气温度、压缩机出口温度、冷凝器出口过冷温度，再加上3到4是绝热节流过程，有，就可以把制冷循环表示在压焓图上，在图上查找各个状态点的焓就可以算出单位制冷剂压缩机理论耗功、单位质量制冷能力、单位质量供热能力：1、 单位质量制冷剂压缩机耗功：2、 单位质量制冷剂的制冷能力： 3、 单位制冷供热能力： 4、 理论循环制冷系数： 5、 理论循环供热系数： 6、 制冷系数和供热系数反应了制冷（热泵）装置运行的经济性，这两个系数越高，说明消耗单位的压缩功得到的冷量或热量就越多。四、实验设备及主要技术参数本实验采用集成化的制冷制热循环实验台，实验台的左部是家用空调实验台，不但可以实现室内的降温，还可通过四通换向阀交换改变蒸发器和冷凝器的功能，实现向室内的供热。实验台的右侧是家用电冰箱实验台。实验台的下面是测控系统，控制实验台的开关，测量实验台的循环参数。实验设备的主要技术参数见表1所示，实验台参考示意图如图3与图4表示。表1 实验设备主要技术参数项目 系统空调系统冰箱系统电源类型IPH 200V50HzIPH 200V50Hz额定功率（W）600（制冷），700（制热）100额定电流（A）2.8（制冷），3.2（制热）0.5制冷剂R22（氟利昂22）R12（氟利昂12）外形尺寸823060（40）593060（40）图3 空调制冷制热系统示意图五、具体实验步骤（一）空调制冷系统1、开启实验台电源开关。2、根据室内温度计所指定的温度值，对测温仪表进行微调，使其正常。3、启动空调系统，选择模式为制冷，设定室内温度。4、待室内温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择温度待测点，记录其数值。5、重新设定新的室内温度值，待室内温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择待测点，记录相应的温度值。6、重复测量三组数据后，关闭空调电源。（二）空调制热系统1、在制冷测量结束关闭电源一段时间后，重新启动空调系统，选择模式为制热，设定室内温度。2、待室内温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择温度待测点，记录其数值。3、重新设定新的室内温度值，待室内温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择待测点，记录相应的温度值。4、重复测量三组数据后，关闭空调电源。（三）冰箱系统1、开启实验台电源开关。2、通过旋钮调整冰箱工作状态。3、待冷冻室温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择温度待测点，记录其数值。4、重新设定新的冷冻室温度值，待室内温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择待测点，记录相应的温度值。5、重复测量三组数据后，关闭空调电源。6、关闭实验台电源开关。六、实验准备及预习要求1、预习蒸气压缩式制冷循