制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)

1、制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介本試驗(yàn)臺(tái)采用圖 1 所示系統(tǒng)，通過(guò)閥門(mén)的轉(zhuǎn)換， 可進(jìn)行制冷壓縮機(jī)性能測(cè) 試實(shí)驗(yàn)、冷水機(jī)組性能實(shí)驗(yàn)、水 -水換熱器性能實(shí)驗(yàn)和水泵性能實(shí)驗(yàn)。制冷壓縮機(jī)性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、電子膨脹閥、恒溫 器電參數(shù)儀等設(shè)備組成。 壓縮機(jī)吸氣壓力、 吸氣溫度、 排氣壓力分別控制在國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的狀態(tài)下。吸氣溫度由恒溫器 2 調(diào)節(jié)蒸發(fā)器冷媒水進(jìn)口溫度 T9 控 制，吸氣壓力由電子膨脹閥控制， 排氣壓力由恒溫器 1 調(diào)節(jié)冷凝器冷卻水進(jìn)口 溫度 T7 控制。壓縮機(jī)的實(shí)際制冷量由通過(guò)蒸發(fā)器的冷媒水進(jìn)出口溫度和流量 測(cè)出，冷凝換熱量由通過(guò)冷凝器的冷卻水進(jìn)出口溫度及流量測(cè)得。 由

2、此得到壓 縮機(jī)的主輔測(cè)質(zhì)量流量， 進(jìn)而計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)工況下的主輔側(cè)制冷量。 壓縮機(jī)的輸 入功率由電參數(shù)儀測(cè)得。 在制冷系統(tǒng)內(nèi)部安裝多個(gè)壓力和溫度測(cè)點(diǎn)， 可以方便 地確定系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)。冷水機(jī)組性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、熱力膨脹閥、恒溫 器等設(shè)備組成。 實(shí)驗(yàn)時(shí)， 可以設(shè)置不同的冷媒水和冷卻水溫度。 冷水機(jī)組冷媒 水進(jìn)口溫度通過(guò)調(diào)節(jié)恒溫器 2 中的電加熱器控制，冷卻水進(jìn)口溫度通過(guò)調(diào)節(jié)恒 溫器 1 中的電加熱器控制， 而出口溫度則通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)。 冷水機(jī)組的輸入功率 通過(guò)電參數(shù)儀表測(cè)得。 冷水機(jī)組的制冷量由通過(guò)蒸發(fā)器的冷媒水進(jìn)出口溫度和 流量測(cè)出， 冷凝換熱量由通過(guò)冷凝器的冷卻水進(jìn)出口溫度及

3、流量測(cè)得。 同時(shí)在 系統(tǒng)中加入了相應(yīng)的溫度和壓力測(cè)點(diǎn)， 可以使學(xué)生能更加深入地了解冷水機(jī)組 的工作特性。水水換熱器性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由冷水機(jī)組、恒溫器、流量計(jì)、水泵等設(shè)備 組成。冷熱側(cè)流體分別通過(guò)冷水機(jī)組和恒溫器 1獲得。換熱器冷側(cè)和熱側(cè)流體 進(jìn)口溫度分別通過(guò)恒溫器 2和恒溫器 1控制。通過(guò)測(cè)量換熱器兩側(cè)流體進(jìn)出口溫 度和兩側(cè)的流量， 可以求出換熱量， 在已知換熱面積的前提下， 可以求出換熱 器的換熱系數(shù) K 。水泵性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由水泵、流量計(jì)、電參數(shù)儀等設(shè)備組成。水泵的流量 通過(guò)流量計(jì)測(cè)得， 水泵的揚(yáng)程通過(guò)水泵進(jìn)出口壓力變送器測(cè)得。 在水泵的出口 處設(shè)立調(diào)節(jié)閥， 通過(guò)改變閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)改變水泵進(jìn)口

4、處的參數(shù)， 獲得水泵變工 況運(yùn)行特性曲線。閥門(mén)19排污P1* T1*壓縮機(jī)風(fēng)機(jī)盤(pán)管閥門(mén)1閥門(mén)5P3 T3T1閥門(mén)6閥門(mén)7T7*，T13*渦輪流 量計(jì)1T8恒溫器1I.閥門(mén)13T7 亡閥門(mén)11冷凝器P4 T4閥門(mén)A儲(chǔ)液器IX、殺閥門(mén)20P5 T5閥門(mén)C閥門(mén)E閥門(mén)D閥門(mén)G閥門(mén)B干燥過(guò)濾器恒溫器2閥門(mén)FP6 T6QDT10蒸發(fā)器T11* 二T9*渦輪流量計(jì)2T9冷媒泵旺閥門(mén)17閥門(mén)8閥門(mén)9閥門(mén)14閥門(mén)15T14T13閥門(mén)16換熱器閥門(mén)18閥門(mén)10閥門(mén)12試驗(yàn)水泵圖1試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)本試驗(yàn)，熟悉和了解制冷壓縮機(jī)的測(cè)試工況和測(cè)試方法，增強(qiáng)對(duì)制 冷壓縮機(jī)的認(rèn)識(shí)。2、學(xué)習(xí)本實(shí)驗(yàn)中所涉及的各種

5、參數(shù)的測(cè)量方法，掌握制冷壓縮機(jī)性能的熱 力計(jì)算。3、熟悉對(duì)制冷壓縮機(jī)性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件的操作。二、實(shí)驗(yàn)原理制冷壓縮機(jī)的性能隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化而變化，因此需要在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工況下進(jìn)行制冷壓縮機(jī)的性能測(cè)試。壓縮機(jī)的性能可由其工作工況的性能系數(shù) COP來(lái)衡量：COP QoW式中，Qo為壓縮機(jī)的制冷量；W為壓縮機(jī)輸入功率。在一個(gè)確定的工況下，蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸氣溫度以及過(guò)冷度都是已知 的。這樣，對(duì)于單級(jí)蒸氣壓縮式制冷機(jī)來(lái)說(shuō)，其循環(huán)p-h圖如圖2所示。圖中，1點(diǎn)為壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)；4-5為過(guò)冷段。在特定工況下，壓縮機(jī)的單位質(zhì)量制冷量是確定的，即：qo h! h5。這樣只要測(cè)得流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑

6、質(zhì)量流量 Gm ,就可計(jì)算出壓縮機(jī)的制冷量，即Q0 Gm q0 Gm (h1 h5)壓縮機(jī)的輸入功率：開(kāi)啟式壓縮機(jī)為輸入壓縮機(jī)的軸功率，封閉式(包括半封閉式和全封閉式)壓縮機(jī)為電動(dòng)機(jī)輸入功率。三、實(shí)驗(yàn)方法為了確保實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)特定的工況下，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)控制吸氣壓力、排 氣壓力和吸氣溫度這三個(gè)量穩(wěn)定在設(shè)定值附近。這三個(gè)參數(shù)允許的偏差范圍按如 下規(guī)定： 實(shí)驗(yàn)參數(shù)每一個(gè)測(cè)量值與規(guī)定值間的最大允許偏差吸氣壓力1.0%排氣壓力1.0%吸氣溫度3.0C排氣壓力用冷卻水進(jìn)口溫度 T7通過(guò)恒溫器1控制，吸氣壓力用電子膨脹閥 控制，吸氣溫度用載冷劑進(jìn)口溫度 T9通過(guò)恒溫器2控制。壓縮機(jī)性能實(shí)驗(yàn)要包括主要試驗(yàn)和

7、校核試驗(yàn)，二者應(yīng)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。校核試 驗(yàn)和主要試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果之間的偏差應(yīng)在4%以內(nèi)，并以主要試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果為計(jì)算依據(jù)。本次實(shí)驗(yàn)中的主要試驗(yàn)是通過(guò)測(cè)量冷凝器的換熱量，從而根據(jù)冷凝器熱平衡關(guān)系計(jì)算出流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑流量，并由此流量計(jì)算出壓縮機(jī)制冷量，為主測(cè)制冷量。而校核試驗(yàn)是對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行的， 通過(guò)測(cè)量蒸發(fā)器的換熱量，由蒸發(fā)器的 熱平衡關(guān)系，得出流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑流量，同樣可根據(jù)該流量計(jì)算出壓縮機(jī)制 冷量，為輔測(cè)制冷量。判斷主測(cè)制冷量和輔測(cè)制冷量的偏差，如偏差在4%以內(nèi)，則以主測(cè)制冷量進(jìn)行計(jì)算壓縮機(jī)性能系數(shù)。通過(guò)恒溫器1、恒溫器2、電子膨脹閥控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在指定的標(biāo)準(zhǔn) 工況下，則此時(shí)壓縮機(jī)在

8、標(biāo)準(zhǔn)工況下的單位質(zhì)量制冷量是確定的，為* *q。 h ! h 5式中，h i、h 5為標(biāo)準(zhǔn)工況的焓值。a）主測(cè)制冷量的計(jì)算本實(shí)驗(yàn)中，主測(cè)制冷量的計(jì)算是從冷凝器端考慮的。首先，冷凝器的換熱量 可由冷卻水側(cè)的熱量變化來(lái)計(jì)算，為Q1 Cpi G1 1 （T8 T7 ）式中，Q1冷凝器的冷凝換熱量（kW）；Cp1 冷卻水比熱容（kJ. （kg K）；G 由渦輪流量計(jì)1測(cè)得的載冷劑流量（ms）；1 冷卻水密度（kgm3）；T7 冷卻水進(jìn)口溫度（K）;T8 冷卻水出口溫度（K ）。其中計(jì)算某一溫度t時(shí)冷卻水比熱容Cp1和密度1公式如下：2Cp14.2060.00130591 10.00001378982

9、t2311000.83 0.08388376t0.003727955t0.000003664106t同樣，根據(jù)冷凝器制冷劑側(cè)的熱量變化也可計(jì)算出冷凝器的換熱量，在不考慮冷凝器漏熱損失的情況下，可以認(rèn)為由制冷劑側(cè)的換熱量應(yīng)等于冷卻水側(cè)的熱 量變化Q1。這樣，即有：Gm （h3 hu） Q1式中，Gm1 冷凝器制冷劑側(cè)制冷劑質(zhì)量流量，即主測(cè)制冷劑流量；h3,h4 取測(cè)試工況下對(duì)應(yīng)點(diǎn)的焓值。由此，可以計(jì)算出主測(cè)制冷劑流量，從而對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)工況下吸氣口制冷劑比容 差異，可得到標(biāo)準(zhǔn)工況下主測(cè)制冷量 Q1為：Q1 Gmi q0-Vi式中，V-測(cè)試工況下的壓縮機(jī)吸氣口制冷劑比容； v*i 標(biāo)準(zhǔn)工況下的壓縮機(jī)吸氣

10、口制冷劑比容。b）輔測(cè)制冷量的計(jì)算相對(duì)于主測(cè)制冷量，本實(shí)驗(yàn)的輔測(cè)制冷量的計(jì)算，是從制冷系統(tǒng)另一主要熱 交換器一一蒸發(fā)器著手考慮的。同樣，根據(jù)蒸發(fā)器兩側(cè)流體的熱平衡來(lái)計(jì)算輔測(cè)的制冷劑制 冷流量。蒸發(fā)器制冷量先可由載冷劑的熱量變化來(lái)計(jì)算，即Q2 Cp2 G2 2 （T9 T-o）式中，Q2 蒸發(fā)器制冷量（kW）；Cp2載冷劑比熱容（kJ （kg K）；G2 由渦輪流量計(jì)2測(cè)得的載冷劑流量（m；s）；2載冷劑密度（kg. m3）；T9載冷劑進(jìn)口溫度（K）；T-o載冷劑出口溫度（K）。其中計(jì)算某一溫度t時(shí)載冷劑（質(zhì)量濃度為35%的乙二醇溶液）比熱容Cp2 和密度2公式如下：Cp24.091760.00

11、1063751221001.44 0.19491t 0.00243t在不考慮蒸發(fā)器“跑冷”損失的情況下，則有蒸發(fā)器熱平衡關(guān)系計(jì)算出輔 測(cè)制冷劑流量Gm2，為Gm 2Q2h6 h5式中，h5,h6取測(cè)試工況下對(duì)應(yīng)點(diǎn)的焓值。再對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)工況下吸氣口制冷劑比容差異，可得到標(biāo)準(zhǔn)工況下輔測(cè)制冷量Q2為：Q2 Gm? q V1式中，V1 測(cè)試工況下的壓縮機(jī)吸氣口制冷劑比容; v*1 標(biāo)準(zhǔn)工況下的壓縮機(jī)吸氣口制冷劑比容。四、操作步驟（一）實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作1、仔細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)以及相關(guān)資料，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的方法和原理做到充分了 解。2、熟悉本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程，打開(kāi)相應(yīng)閥門(mén)（各閥門(mén)編號(hào)見(jiàn)系統(tǒng)總圖） ，使總實(shí) 驗(yàn)裝置處于壓縮

12、機(jī)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行流程。閥門(mén)具體操作如下：a）制冷劑環(huán)路：打開(kāi)閥門(mén)D，以使用電子膨脹閥（閥門(mén)F）進(jìn)行控制（確保 閥門(mén) C 處于關(guān)閉狀態(tài)）。閥門(mén) A、G 均已調(diào)至合適狀態(tài)，無(wú)需再調(diào)。b）冷卻水環(huán)路：打開(kāi)閥門(mén) 2、7、13、6、1；c）載冷劑環(huán)路：打開(kāi)閥門(mén) 17。其余閥門(mén)（紅色標(biāo)簽的）應(yīng)都處于關(guān)閉狀態(tài)。閥門(mén) 15 用于給系統(tǒng)補(bǔ)充載冷 劑。3、確保雙元件鉑電阻 T1 放在壓縮機(jī)吸氣口，以控制壓縮機(jī)吸氣溫度。（二）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始1 、接通多功能試驗(yàn)臺(tái)電源，將控制臺(tái)上選擇開(kāi)關(guān)切換至“壓縮機(jī)”檔。首 先，打開(kāi)冷卻塔水泵電源，使冷卻水環(huán)路運(yùn)行。其次，對(duì)控制臺(tái)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作， 依次啟動(dòng)冷媒泵、電子膨脹閥、恒溫器（1）、恒溫器

13、（2）、被測(cè)壓縮機(jī)。檢查 壓縮機(jī)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)， 若壓縮機(jī)并未啟動(dòng)， 按下裝置現(xiàn)場(chǎng)壓縮機(jī)旁電器柜的復(fù)位 按鈕。注: 試驗(yàn)臺(tái)上綠色按鈕表示啟動(dòng)狀態(tài)。 被測(cè)壓縮機(jī)只有在冷媒泵啟動(dòng)后才能 開(kāi)啟。2、在系統(tǒng)設(shè)置界面設(shè)置實(shí)驗(yàn)設(shè)定參數(shù)；3、切換到壓縮機(jī)實(shí)驗(yàn)控制量過(guò)程線界面，觀察壓縮機(jī)吸氣溫度和吸、排氣 壓力曲線；4、待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在設(shè)定工況附近后，開(kāi)始記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄完畢后，選擇打印控制量過(guò)程線，查看工況穩(wěn)定程度，并 打印報(bào)表及數(shù)據(jù)記錄表。（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)束1 、退出制冷壓縮機(jī)性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件。2、依次關(guān)閉控制臺(tái)上電子膨脹閥、 被測(cè)壓縮機(jī)、 恒溫器（1）、恒溫器（2）、 冷媒泵電源。并將控制臺(tái)上選擇開(kāi)關(guān)復(fù)位至零位。 斷開(kāi)試驗(yàn)臺(tái)總開(kāi)關(guān)。3、關(guān)閉制冷劑環(huán)路閥門(mén)D;關(guān)閉冷卻水環(huán)路和載冷劑環(huán)路所有閥門(mén)（紅色 標(biāo)簽的閥門(mén)）。4、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰