制冷装置制冷量和制冷系数测量34.doc

制冷装置制冷量和制冷系数测量制冷装置制冷量和制冷系数测量 学院：材料与冶金学院 专业：材料成型及控制工程制冷装置制冷量和制冷系数测量【摘要】：制冷方法很多，目前我国空调制冷、家用制冷主要采用蒸汽式压缩制冷。用简便的方法测定小型蒸发压缩式制冷机的制冷系数。【关键词】：制冷机 制冷系数 制冷量 测量；小型制冷通常指家用冰箱以及小型空调等，因其制冷量一般比较小，可看作小型制冷装置。从节能角度看，小型制冷装置制冷量和制冷系数系数的测量对其制冷性能的改进至关重要。一实验目的 掌握制冷循环的工作原理及测定系统循环工作参数和求取性能系数（即制冷系数）的方法，进一步体会热力学第一定律能量守恒与转化规律和热力学第二定律方向性规律在工程上的应用。掌握工质物性图表的应用，了解实验测试仪表的使用方法。二、制冷原理 根据热力学第而定律克劳修斯描述：热量能从温度较高的物体传给温度较低的物体，但不能自发地由低温物体流向高温物体而不引起其他变化。所以，要是热量从低温物体传到高温物体，外界必须对系统作功。且有： .如图1 所示：图 1 单级蒸汽式压缩机制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成一密闭的循环系统。压缩机启动后，不断抽走低压饱和蒸汽，将它压缩成高压气体排出。经压缩机压缩的高温高压气体在冷凝器被常温介质冷却，凝结成高压液体，向外界放热。高压液体经节流阀节流成低温蒸汽。低温蒸汽在蒸发器中吸热不断汽化，从而使被冷却空间中的物质冷却。因此，在此过程中产生制冷效应。湿蒸汽在蒸发器中气化，干度不断增加，出蒸发器后称为干饱和蒸汽，然后再被压缩机抽走，形成循环。如图2 所示图2 图3 制冷循环性能系数实验系统示意图 对于制冷循环的经济性指标，可以通过制冷工质吸收的热量Q 0 （即制冷量）和循环耗功量W的比值（制冷系数）来衡量：Q 0 / W = q 0 / w本实验系统中采用的制冷工质是氟利昂22（R22），它在蒸发盘管中吸热蒸发，使管外蒸气氟利昂11（R11），又称第二制冷剂冷凝。为使制冷过程持续不断地进行， R11被R22带走的热量由电加热器不断加热补充，使冷凝的R11汽化。系统工况达到稳定时，R22加热汽化量与R11冷却凝结量相等，测得的电加热功率N即为R22带走的热量Q 0 ，亦即系统的制冷量Q 0 ，即Q 0 N。该加热汽化与冷却凝结过程在本实验系统中的量热器中完成。1、 制冷系数制冷系数定义为 = QP = P加0.52P电式中W为制冷机消耗的机械功，为从被冷却物质吸收的热量，它是衡量制冷循环经济性的指标。P加 为加热功率，P电为压缩机功率。0.52是压缩机工作的有效系数。制冷系数越大，循环越经济。三待测物理量及所用仪表 待测物理量 所用测试仪表 大气参数 干球温度（） 干湿球温度计 湿球温度（） 大气压力（Pa） 盒式大气压力表 各状态点参数 点1 压缩机的吸气压力P1（Pa） 1151压力变送器 压缩机的吸气温度t1（） WTP100温度变送器 点2 压缩机的排气压力P2（Pa） 1151压力变送器 压缩机的排气温度t2（） WTP100温度变送器 点3 节流阀前温度t3（） WTP100温度变送器 R22流量 质量流量(kg/s) MFM1081K-12S质量流量计 量热器 筒内R11温度(（） WTP100温度变送器 电加热功率（kW） 功率变送器 四实验步骤 1. 打开冷却水系统：打开冷却水回路的各个阀门，使冷却水路通畅；接通冷却塔的风机电源，然后开启循环水泵，使冷却水系统开始循环。2. 接通压缩机的电源，以及电加热器的开关。电加热器的加热功率先按给定的制冷工况估算一个制冷量后设定。3. 观察压缩机的吸气温度，使之在对应压力下有一定的过热度，通过调节电加热器的功率来调节压缩机的吸气温度，经过调整后，可以使压缩机运转工况达到规定要求，并且稳定运转半小时左右，随后记录实验数据；4. 通过改变节流阀的开启度和加热功率来调节制冷量，可以做微量调节，得到不同蒸发压力下的实验数据。调节过程中应要求确保压缩机的吸气温度有一定的过热度，但过热度不宜过大。 5. 实验结束后，依次关闭电加热器电源，压缩机电源，循环水泵和风机电源，再关闭冷却水的进口阀门和出口阀门，并且整理好实验仪器。 五实验数据记录与处理 数据记录蒸发器温度 t/P加/WP电/W4（）1261003（）1081002（）85991（）621000（）4198-2（）28100-4（）1799-6（）12100-8（）898-12（）4100数据处理：各温度下的制冷系数： 4： 1=1260.52*100=217.24%3：2=1080.52*100=186.21%2：3=850.52*99=165.11%1： 4=620.52*100=119.23%0：5=410.52*98=80.46%-2：6=280.52*100=53.85%-4：7=170.52*99=32.69%-6：8=120.52*100=23.08%-8：9=80.52*98=15.70%-12：10=40.52*100=7.69%六 实验小结1、 在一定的环境条件下，随着被冷却液温度的降低，制冷机的制冷功率和制冷系数逐渐降低；测量时一定要使被冷却温度充分稳。2、 准备实验时应注意，在杜瓦瓶中盛三分之二深度、浓度为50%的含水酒精。未盛液体前切勿加热，以免烧坏加热器。杜瓦瓶加液时，先从实验装置背后抽出托板，将瓶下降后取出。3、 需要加注制冷剂时，将倒置的贮液瓶用导管与加注阀（在仪器背后）作松连接，这时加注阀阀门切勿打开。打开贮液瓶阀门，利用制冷剂的压力排走导管中的空气后，再将导管旋紧在加注阀上，然后打开加注阀阀门，注入制冷剂约85150克。再旋紧贮液瓶和加注阀阀门。取走联接导管，旋上封口纳子即可。4、 本实验系统的冷冻室温度t0最低可达40左右，学生实验时因受学时限制，一般可从5左右做起（起始点温度不宜过高），每隔约5测一组