地源热泵实验指导书(1)

1、地源热泵结合辐射供冷供热系统测试实验指导书一. 实验目的1. 理解低温地板辐射供冷及供热系统的传热实验的基本原理； 2. 熟悉辐射供冷及供热系统的传热实验平台的结构形式；3. 了解地源热泵系统的工作过程；4. 熟悉整个试验平台的控制原理及系统的传热原理；二. 实验原理地源热泵地板辐射供热系统由集热系统、热泵、供热系统环路组成。集热环路主要包括：埋地换热器、集热水泵及管路系统组成；供热环路主要包括：地热盘管、循环水泵和管路系统。试验平台主要包括室外埋地换热器系统、热泵机组系统、地板辐射盘管装置以及计算机测控系统等四部分组成。其测试平台原理图下图所示：图1 地源热泵结合低温辐射供冷及供热系统楼板表

2、面应采取保温隔热措施，防止热量向下传递。本次实验采用的是厚度为12mm 的苯板，苯板表面有一层极薄的金属反射层铝箔，可以有效减少向下的辐射散热，苯板之间通过透明胶布粘合。地板构造如下图所示：图2 地板构造详图在苯板层的上面铺设水管，水管选用的是PEX交联聚乙烯管，管径为20mm。这种管材具有良好的耐温性能，抗腐蚀力强，耐压性能好(能够承压 1.2Mpa)，并且易弯曲变形。在水管铺设完后进行混凝土浇筑前要进行试压：先用空气压缩机进0.8Mpa的气压实验；然后用自来水进行0.75Mpa的水压实验，确保管道的严密性。在热泵机组的主机的水源侧和用户侧都布置热电偶用来测试水源侧的进出水温度，计算出机组水

3、侧的供热量（供冷量）。如下式： 式中系统内水流量，；水的密度，；水的定压比热，取；换热器出水平均温度，；换热器进水平均温度，。三. 实验对象 实验对象为室外地埋管系统相连接的热泵机组的系统及地板辐射盘管系统。 其主要设备如下：1. 压缩机1台2. 蒸发器1个，冷凝器1个3. 膨胀阀1个4. U型竖埋管5. 地板辐射盘管6. 循环水泵3台四. 实验装置1. U型地埋管系统2. 设备间3. 试验房间4. 热电偶5. 红外线辐射测温枪6. 循环水玻璃转子流量计7. 空气温湿度自动记录仪8. 计算机五. 实验步骤1. 熟悉地源热泵结合低温辐射供冷及供暖系统传热实验平台；2. 测量室外空气温度及湿度；2

4、开启地源热泵机组和机组相对应的水泵；3设定热泵机组的回水温度；4待热泵机组运行一定时间后，观察热泵机组运行是否稳定，若还是不稳定，应检查热泵机组可能出现的问题；5待热泵机组运行稳定后，利用空气温湿度自动记录仪测量室内空气 温湿度；6.在地板、墙壁、顶棚上均匀布置测量点，测量开始测量地板温度、墙壁温度及顶棚温度及同时测量水侧及用户侧得水流量和温度，记录各测量4次（每15分钟一次）；7. 根据热泵连接的计算机，读出热泵压缩机的电流，测量水泵运行时的电流；8实验数据处理；六. 数据处理1 水侧供热量 （6-1）式中系统内水流量，；水的密度，；水的定压比热，取；水侧换热器出水平均温度，；水侧换热器进水

5、平均温度，。3. 用户侧得热量 （6-2）式中系统内水流量，；水的密度，；水的定压比热，取；用户侧出水平均温度，；用户侧进水平均温度，。3 每米管长供热量 （6-3）式中埋管长度，。4辐射地板板面以辐射和对流综合换热形式与室内其他表面和空气进行热交换，其换热量可根据室内温度以及地板表面温度及辐射板安装形式求出。可根据以下方法计算： （6-4）地板总散热量，；地板辐射散热量，；地板与空气对流散热量，；1） 辐射散热量计算 （6-5）式中为斯忒藩波尔兹曼常量，等于；为表面 j 与表面 k之间的系统黑度；为表面 j 与表面 k 之间的辐射角系数；，为表面 j，k 的内表面温度，。为方便计算，可简化为

6、 （6-6）辐射板表面温度，；室内各非加热表面平均温度，；其中由于室内各非加热表面温度的不同，近似以面积加权平均温度表示； （6-7）房间各非地板表面面积，；室内各非地板表面温度，；2） 对流换热量 （6-8） 对流换热系数，； 室内空气温度，；夏季工况，冷却地板属于冷面朝上的自然对流换热，其对流换热系数为 （6-9） （6-10）式中努谢尔特数； 瑞利准则数，为普朗特准则数；为容积膨胀系数，；为运动粘度，；为定型尺寸，；为与之差，为远离壁流体温度，为壁温； 导热系数，冬季工况可采用下面简化计算 （6-11）3） 辐射供暖地板表面复合换热系数以下式计算 （6-12）式中复合换热系数，。实验数据

7、记录表序号测量参数单位第一次数据第二次数据第三次数据第四次数据平均值1系统水流量2水侧换热器进水温度3水侧换热器出水温度4用户侧进水温度5用户侧出水温度6辐射板表面温度7非地板表面温度8室内空气温度9压缩机运行电流A10水泵运行电流A实验数据处理表序号测量参数单 位第一次数据第二次数据第三次数据第四次数据平均值1水侧供热（冷）量W2用户侧得热（冷）量W3每米管供热量W/m4地板辐射散热量5地板与空气对流散热量6地板总散热量7复合换热系数8热泵性能系数旋风除尘器性能测试实验指导书课程名称：暖通空调课程编号：12090161一、 实验目的、性质1. 观察旋风除尘器运行状况；2. 掌握除尘器性能的实

8、验室测定方法；3. 了解除尘器运行工况对其效率和阻力的影响。二、 实验预习内容要求学生实验前预习下列内容暖通空调教材“第9章 悬浮颗粒与有害气体净化”中“旋风除尘器”。思考题：1.旋风除尘器的作用是什么？ 2.旋风除尘器的工作原理是什么？ 3.列举影响除尘器的除尘效率的因素，并予以简单分析。三、 实验装置本实验在建筑环境与设备工程系除尘器实验台上进行。该实验台结构如下：1旋风除尘器； 2静压环；3灰箱；4插扳阀； 5测量断面位置四、 实验内容与原理1 认识除尘器的结构。2 布置所需的测量点及测量传感器、仪表。由学生提出方案，测量方法及仪器仪表在指导教师协助下安装完成。3 风系统的测试与风速调节

9、：要求学生至少能调节获得两个不同的进风工况。4 测试内容：本实验采用质量浓度法，测定旋风除尘器的全效率。除尘器进口处空气含浓度y3gm3，测定进口风速对除尘器效率影响。测定进口风速对除尘器阻力影响。5 旋风除尘器装置示意图如下：测试原理：1除尘器全效率 （1）其中，G1除尘器进口处粉尘质量，g（待测）； G2除尘器灰斗内粉尘质量，g（待测）； G3除尘器出口处粉尘质量，g 在除尘器不发生漏风的情况下，公式(1)可改写为 (y1y2)/y1 （2）式中 y1除尘器前空气含尘浓度，mgm3； y2除尘器后空气含尘浓度，mgm3按公式(1)进行称重法，此法较精确，主要应用于实验研究。按公式(2)进行

10、的浓度法，主要应用于生产现场，它的测定工作量大，本次实验采用称重法。2旋风除尘器阻力和局部阻力系数的测定： 旋风除尘器的阻力 PPa1Pa2 Pa （3）式中：Pa1除尘器前测定断面上空气的全压Pa Pa2除尘器后测定断面上空气的全压Pa 局部阻力系数 V0旋风除尘器进口风速，ms 空气的容重，kgm3。 当Pa1Pa2时，上式可简化为 P= Pj1Pj2 （4） 或 V0L0/F0式中：L0旋风除尘器风量，m3s F0风除尘器进口面积，m2 测定时，利用静压环测出除尘器前后的静压差，用上式即可求得局部阻力系数。3 方法 （1）根据除尘器的进口尺寸计算在不同进口风速下的试验风量和每分钟给灰量。

11、 （2）调节阀门开度，使流量达到测试要求。 （3）每次测定时间为3分钟，预先称好实验所需的粉尘量G1，利用螺旋式给灰器或用人工均匀供入管道。 （4）测定结束后，收集灰箱中的粉尘，称重，即得G2。 （5）经几次测定后，画出除尘器效率随除尘器进口风速的变化曲线。或者利用回归分析方法，求出关系式A(V0)b。 五、 实验基本要求1 本实验为动手实验，学生要对除尘器的试验系统进行调整测定，记录相关数据。2 实验前，应认真预习实验指导书，明确实验目的、要求、内容、原理、方法和注意事项。熟悉实验装置，编制实验步骤。3 实验时注意灰斗的严密性。通过实验了解灰斗口的漏风对除尘器效率的影响；4 严格遵守操作规程，爱护仪器设备，各参数测量应符合测量方法，应正确使用仪表，各测点读数应具有同时性，实验数据至少记录五组，每组间隔不少于五分钟，读数时应避免粗大误差和人为误差。5 实验完毕，应关闭电源、水源，整理好实验仪器。六、 实验测量仪器温度：Pt100及数显仪压力：倾斜式微压差计风量：热球风速仪或皮托管重量：电子秤七、 实验结果整理及实验