第二制冷劑量熱器法測(cè)試壓縮機(jī)性能

1、SHANGHAI szum?1PDF created with pdfFactory Pro trial vers ion#PDF created with pdfFactory Pro trial vers ion關(guān)于用第二制冷劑量熱器法進(jìn)行制冷壓縮機(jī)的性能測(cè)試錢大馨.概述制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)要測(cè)試的參數(shù)是：在一定工況下的壓縮機(jī)質(zhì)量流量和壓 縮機(jī)的功耗，以及由此派生出的 能效比EER（制冷）或性能系數(shù)COP（制熱）。 但通常不用壓縮機(jī)的質(zhì)量流量來表示壓縮機(jī)的性能，而是用壓縮機(jī)的制冷量來表示。制冷量的定義為：“由試驗(yàn)直接測(cè)得的流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑的質(zhì)量流 量，乘以壓縮機(jī)吸氣口的制冷劑氣體比焓與排氣

2、壓力對(duì)應(yīng)的膨脹閥前制冷劑 液體比焓的差之值。”即：Q = G?（hgi - hfi）式中：Q:制冷量G:試驗(yàn)直接測(cè)得的流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑質(zhì)量流量hgi :規(guī)定工況下壓縮機(jī)吸入的制冷劑氣體比焓hfi :規(guī)定工況下壓縮機(jī)排氣壓力對(duì)應(yīng)的膨脹閥前制冷劑液體比焓上述的比焓差是根 據(jù)理論工況來計(jì)算的，因此計(jì)算得到的制冷量是與“由試 驗(yàn)直接測(cè)得的流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑的制冷流量” 成正比的，但使用制冷量來 表達(dá)，就與壓縮機(jī)的使用條件聯(lián)系起來了，比較直觀。這里有兩個(gè)問題需要討論：1“排氣壓力對(duì)應(yīng)的膨脹閥前制冷劑液體比焓”的制冷劑液體的溫度沒有規(guī)定，而是留給具體的壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)或壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家去規(guī)定。房間空調(diào)壓縮 機(jī)將

3、標(biāo)準(zhǔn)工況下的這個(gè)溫度規(guī)定為46.1C。“試驗(yàn)直接測(cè)得的流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑的制冷流量”，如果試驗(yàn)工況偏離了#PDF created with pdfFactory Pro trial vers ion理論上規(guī)定的工況，但 偏差不大，則可以也需要作相應(yīng)的修正。修正公式 如下：式中：Q0 :規(guī)定工況下的制冷量Vi :壓縮機(jī)吸氣口制冷劑氣體實(shí)際比容Vg1 :規(guī)定工況下壓縮機(jī)吸入的制冷劑氣體比容Qo= Q?Vgif :試驗(yàn)頻率fo：規(guī)定的工作頻率.制冷壓縮機(jī)的試驗(yàn)工況以下工況唯一地確定了壓縮機(jī)的性能，即 確定了在該工況下的壓縮機(jī)質(zhì)量流 量，除此以外，試驗(yàn)裝置上其它參數(shù)對(duì)壓縮機(jī)的性能 均不產(chǎn)生影響，因而也

4、 無(wú)助于對(duì)壓縮機(jī)性能的研究。1排氣壓力Pd,為冷凝溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力。在試驗(yàn)過程中，每一測(cè)量值 與規(guī)定值之間的最大允許偏差應(yīng)小于±1 %,與平均值的最大允許偏差應(yīng)小 于0.5%。房間空調(diào)壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況的冷凝溫度為544C。2吸氣壓力Ps,為蒸發(fā)溫度所對(duì)應(yīng)的飽和壓力。在試驗(yàn) 過程中，每一測(cè)量值 與規(guī)定值之間的最大允許偏差應(yīng)小于±1 %,與平均值的最大允許偏差應(yīng)小 于0.5%。房間空調(diào)壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況的蒸發(fā)溫度為7.2C。2. 吸氣溫度Ts。吸氣溫度的規(guī)定應(yīng)當(dāng)是過熱的。在試驗(yàn)過程中，每一測(cè)量值 與規(guī)定值之間的最大允許偏差應(yīng)小于±3C,與平均值的最大允許偏差應(yīng)小 于1C

5、。房間空調(diào)壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工況的吸氣溫度為35C。吸氣溫度和吸氣壓力確定了壓縮機(jī)的吸氣狀態(tài)，而排氣壓力確定了壓縮機(jī)的 效率點(diǎn)。3. 環(huán)境溫度Ta。規(guī)定為35C± 1C。4. 周圍空氣流速，應(yīng)在0.75±0.25m/s的范圍內(nèi)，周圍500mm的距離內(nèi)不應(yīng)有 影響試驗(yàn)的冷熱源。5. 電源電壓。在試驗(yàn)過程中，每一測(cè)量值與規(guī)定值之 間的最大允許偏差應(yīng)小于PDF created with pdfFactory Pro trial vers ion2± 3%,與平均值的最大允許偏差應(yīng)小于1%。7電源頻率。在試驗(yàn)過程中，每一測(cè)量值與規(guī)定值之 間的最大允許偏差應(yīng)小于 ± 1%

6、，與平均值的最大允許偏差應(yīng)小于0.5%。8含油率。在試驗(yàn)過程中，應(yīng)當(dāng)保持實(shí)際系統(tǒng)的油循環(huán)率進(jìn)行試驗(yàn)，但壓縮機(jī) 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)又規(guī)定試驗(yàn)循環(huán)的制冷劑液體內(nèi)含油量應(yīng)不超過2%。如果被 試驗(yàn)的壓縮機(jī)工 作時(shí)的油循環(huán)率在2%以下，上述兩個(gè)要求就可同時(shí)達(dá)到。 但是，很多壓縮機(jī)，特別是汽車空調(diào)用壓縮機(jī)，其工作時(shí)的油循環(huán)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過這個(gè)比例，所以目前的壓縮機(jī)性能試驗(yàn) 臺(tái)只好在帶油循環(huán)下工作，滿足不 了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，這實(shí)在是無(wú)奈之舉。我們正在研究“制冷試驗(yàn)系統(tǒng)的油 分離和回油裝置”試圖解決這個(gè)問題。三. 試驗(yàn)系統(tǒng)及其對(duì)試驗(yàn)工況的控制試驗(yàn)系統(tǒng)需要對(duì)上述工況進(jìn)行 控制，這是毫無(wú)疑問的。但是，為了保證工況 控制的穩(wěn)

7、定，有時(shí)也需要對(duì)一些輔助參數(shù)進(jìn)行控制，這是試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必 須要考慮的。輔助參數(shù)的控制只要達(dá)到所需的功能要求就可以了，在此前提 下對(duì)其控制指標(biāo)進(jìn)行斟酌。一種方案的試驗(yàn)系統(tǒng)圖如下所示，此系統(tǒng)對(duì)工況的控制方法如下：1排氣壓力Pd的控制：用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)通過冷凝器的水流量來控制。為了 使調(diào)節(jié)回路工作穩(wěn)定，以及為了使系統(tǒng)能適應(yīng)在各種環(huán)境溫度下工作，冷凝 水的溫度應(yīng)當(dāng)恒定，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)置于回水管路上。為此，應(yīng)配置一個(gè)恒溫 水箱，其中有冷卻和加熱裝置，冷卻水循環(huán)使用，水溫Tw是可以調(diào)節(jié)的。2水箱中水溫Tw的控制：在壓縮機(jī)的能力不是 很大的情況下，水箱中的冷卻 盤管的能力是恒定的，或是分級(jí)的，然后通過SCR

8、調(diào)節(jié)水箱中的電加熱來 調(diào)節(jié)溫度。由于水是循環(huán)使用的，也節(jié)約了用水。3吸氣壓力Ps的控制：通過調(diào)節(jié)電動(dòng)膨脹閥的開度來實(shí)現(xiàn)。4吸氣溫度Ts的控制：通過SCR調(diào)節(jié)量熱器中的電加熱量來實(shí)現(xiàn)。5膨脹閥前的液體制冷劑的 溫度Tex的控制：通過SCR調(diào)節(jié)過冷器中的電加 熱量來實(shí)現(xiàn)，而通過過冷器的冷卻水量是恒定的，但可用手動(dòng)調(diào)節(jié)，以適應(yīng) 不同試驗(yàn)的需要?？刂七@個(gè)溫度的目的，是保證膨脹閥前的液體制冷劑是 過冷的，且溫度恒定，從而保證全系統(tǒng)的穩(wěn)定。至于這個(gè)溫度的高低對(duì)試驗(yàn)的 結(jié)果是沒有影響的，因?yàn)樗皇菈嚎s機(jī)的工況，而是試驗(yàn) 系統(tǒng)中的參數(shù)。6. 壓縮機(jī)箱中溫度Ta的控制：控制壓縮機(jī)箱中的溫度有冷卻和加熱兩個(gè)手 段

9、，有循環(huán)風(fēng)流動(dòng)。從水箱中引來冷卻水通過一個(gè)盤管來冷卻，除了配置一 個(gè)手動(dòng)閥來調(diào)節(jié)水流量外，其冷卻能力是不可調(diào)的。通過SCR來調(diào)節(jié)壓縮 機(jī)箱中電加熱的加熱量來調(diào)節(jié)Ta。注意循環(huán)風(fēng)量的控制應(yīng)保證空氣風(fēng)速的 要求。電源電壓的控制：注意控制點(diǎn)在試驗(yàn)壓縮機(jī)的接 線端子上。5PDF created with pdfFactory Pro trial vers ion#PDF created with pdfFactory Pro trial vers ion#PDF created with pdfFactory Pro trial vers ion#PDF created with pdfFactory

10、 Pro trial vers ion四. 關(guān)于第二制冷劑量熱計(jì)如第一節(jié)所述，測(cè)定壓縮機(jī)的性能 就是測(cè)定在一定工況下的壓縮機(jī)排氣的質(zhì) 量流量。在第二制冷劑量熱計(jì)法中，第二制冷劑量熱計(jì)就是一個(gè)質(zhì)量流量計(jì)。 它的工作范圍是：從膨脹閥進(jìn)口的溫度、壓力測(cè)點(diǎn)以后，到量熱計(jì)出口的溫 度、壓力測(cè)點(diǎn)之前。其工作原理說明如下：冷媒流經(jīng)“1”點(diǎn)后經(jīng)量熱計(jì)再通過“2”點(diǎn)，由于從外部向量熱計(jì)加入熱量“Q”，所以冷媒的比焓從h!增大為h2。h!和h2是根據(jù)測(cè)量該點(diǎn)冷媒的溫度和壓力計(jì)算得到的。由于計(jì)算的需要，在“1”點(diǎn)冷媒應(yīng)當(dāng)是過冷的，在“ 2”點(diǎn)冷媒應(yīng)當(dāng)是過熱的。根據(jù)能量守恒原理，應(yīng)有以下平衡式:Q = Gx (h2

11、- hi)式中G即為流經(jīng)量熱計(jì)的冷媒流量。于是，冷 媒流量可按下式計(jì)算：6 =旦h2 - hi以上的計(jì)算與量熱計(jì)中能量如何交換毫無(wú)關(guān)系，也就是與量熱計(jì)的具體結(jié)構(gòu)毫無(wú)關(guān)系。另外，前面已經(jīng)說明，在壓縮機(jī)的工況 確定以后，壓縮機(jī)的質(zhì)量流量 就已經(jīng)確定了。所以，只要“1”點(diǎn)的溫度是過冷的，“ 1”點(diǎn)溫度設(shè)定的高低對(duì)所求 得的結(jié)果是毫無(wú)影響的，這點(diǎn)我們已經(jīng)用試驗(yàn)證明過。因此，在計(jì)算壓縮機(jī)的制冷量時(shí)，計(jì)算hfi時(shí)所用的溫度應(yīng)當(dāng)用規(guī)定的工況理論值，而不是試驗(yàn) 值，這點(diǎn)在第一節(jié)中已經(jīng)說明了。在計(jì)算測(cè)量的冷媒質(zhì)量流量時(shí)，計(jì)算“ 1”點(diǎn)冷媒比焓所用的溫度，應(yīng)當(dāng)用試驗(yàn)測(cè)量值，而不能用 理論值。如果試驗(yàn)時(shí) 膨脹閥前的

12、壓力偏離了規(guī)定值，不必再進(jìn)行修正。從以上分析還可得知，量熱計(jì)中的冷媒狀態(tài)，與它作為流量計(jì)的宏觀功能是毫無(wú)關(guān)系的。也就是說量熱計(jì)可當(dāng)作一個(gè)“黑匣子”來看待，它的具體結(jié)構(gòu) 可以是多種多樣的，但效果都是一樣，膨脹閥以后的量熱計(jì)中的熱力參數(shù)狀況，與被試壓縮機(jī)的性能沒有什么聯(lián)系。還有，量熱器盡管是隔熱的，但總是有漏熱存在，這部分熱量也要計(jì)算在上述公式之內(nèi):G= Q+ K1(ta- ts)h2 - h1式中：ta:是量熱器周圍的環(huán)境溫度ts：是量熱器中的溫度，即第二制冷劑的壓力 所對(duì)應(yīng)的飽和溫度K1 :是漏熱系數(shù)，確定的方法可查標(biāo)準(zhǔn)上面計(jì)算量熱計(jì)的漏熱損失時(shí)，使用了第二制冷劑的壓力 所對(duì)應(yīng)的飽和溫度與環(huán)境

13、溫度之差。對(duì)于特定的量熱計(jì)結(jié)構(gòu)，漏熱量只與這個(gè)溫度差有關(guān)。因 7PDF created with pdfFactory Pro trial vers ion為，量熱計(jì)中的第二制冷劑是 處于二相狀態(tài)，其中的溫度就是第二制冷劑的 壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，因此使用第二制冷劑的壓力 所對(duì)應(yīng)的飽和溫度來代 表其中的溫度是準(zhǔn)確的，再去研究量熱計(jì)保溫層中的溫度分布，是得不到確 定結(jié)果的。五. 試驗(yàn)過程中系統(tǒng)含油率的控制在上面的所有討論中，都未涉及系統(tǒng)含油率的問題，實(shí)際上是假定系統(tǒng)含油率為0。實(shí)際上這是不可能的。任何壓縮機(jī)的運(yùn)行都需要用油來潤(rùn)滑，都是帶 油運(yùn)行的。不同類型的壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)帶出的油量也是不同的，通常

14、活塞式壓 縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的油循環(huán)量較少，而旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（柱塞式、旋葉式等）運(yùn)行時(shí)的油 循環(huán)量較多。壓縮機(jī)性能試驗(yàn) 方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“循環(huán)的制冷劑液體內(nèi)含油量不 應(yīng)超過2%”，充其量只有活塞式壓縮機(jī)才能滿足。對(duì)于運(yùn)行時(shí)油循環(huán)量超過2%的壓縮機(jī)類型，應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)?？一條基本的原則是，使壓縮機(jī)在接近實(shí)際工作時(shí)的油循環(huán)量下進(jìn)行試驗(yàn)，否 貝會(huì)引起壓縮機(jī)故障，同時(shí)使試驗(yàn)偏離了實(shí)際的使用情況。如何做到這一條呢？有2點(diǎn)操作注意事項(xiàng)：1. 對(duì)于新制的試驗(yàn)臺(tái)或清洗后的試驗(yàn)臺(tái)第一次試驗(yàn)前，應(yīng)向試驗(yàn)臺(tái)系 統(tǒng)中補(bǔ)充適量的油，以使得系統(tǒng)中油和冷媒的比例接近于實(shí)際使用 時(shí)的比例，或稍少一些。2. 試驗(yàn)壓縮機(jī)每次上臺(tái)前和下臺(tái)后都要稱重量，使得上臺(tái)時(shí)壓縮機(jī)中 的含油量等于上次下臺(tái)時(shí)壓縮機(jī)中的含油量，從而保持系統(tǒng)中的總 含油量不變。3. 每經(jīng)過一定試驗(yàn)周期后，試驗(yàn)臺(tái)要經(jīng)