制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

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)，通過閥門的轉(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，冷凝換熱量由通過冷凝器的冷卻水進(jìn)出口溫度及流量測(cè)得。由此得到壓縮機(jī)的主輔測(cè)質(zhì)量流量，進(jìn)而計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)工

2、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)口溫度通過調(diào)節(jié)恒溫器1中的電加熱器控制，而出口溫度則通過閥門調(diào)節(jié)。冷水機(jī)組的輸入功率通過電參數(shù)儀表測(cè)得。冷水機(jī)組的制冷量由通過蒸發(fā)器的冷媒水進(jìn)出口溫度和流量測(cè)出，冷凝換熱量由通過冷凝器的冷卻水進(jìn)出口溫度及流量測(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

3、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)口溫度分別通過恒溫器2和恒溫器1控制。通過測(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。水泵的流量通過流量計(jì)測(cè)得，水泵的揚(yáng)程通過水泵進(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，通過改變閥門的開度來改變水泵進(jìn)口處的參數(shù)，獲得水泵變工況運(yùn)行特性曲線。 6一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過本試驗(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)

4、。2、學(xué)習(xí)本實(shí)驗(yàn)中所涉及的各種參數(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來衡量：式中，為壓縮機(jī)的制冷量；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)來說，其循環(huán)p-h圖如圖2 所示。圖2圖中，1點(diǎn)為壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)；4-5為過冷段。在特定工況下，壓縮機(jī)的單位質(zhì)量制冷量是確定的，即： 。這樣只要測(cè)得流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑質(zhì)量

5、流量，就可計(jì)算出壓縮機(jī)的制冷量，即壓縮機(jī)的輸入功率：開啟式壓縮機(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3.0排氣壓力用冷卻水進(jìn)口溫度T7通過恒溫器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

6、偏差應(yīng)在以內(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)在標(biāo)準(zhǔn)工況下的單位質(zhì)量制冷量是確定的，為式中，、為標(biāo)準(zhǔn)工況的焓值。a) 主測(cè)制冷量

7、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)的熱量變化來計(jì)算，為 式中，冷凝器的冷凝換熱量（kW）；冷卻水比熱容 （）； 由渦輪流量計(jì)1測(cè)得的載冷劑流量（）；冷卻水密度（）；冷卻水進(jìn)口溫度（K）；冷卻水出口溫度（K）。其中計(jì)算某一溫度t時(shí)冷卻水比熱容和密度公式如下: 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。這樣，即有 : 式中，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； 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

8、吸氣口制冷劑比容差異，可得到標(biāo)準(zhǔn)工況下主測(cè)制冷量為：式中，測(cè)試工況下的壓縮機(jī)吸氣口制冷劑比容；標(biāo)準(zhǔn)工況下的壓縮機(jī)吸氣口制冷劑比容。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計(jì)算，即式中，蒸發(fā)器制冷量（kW）；載冷劑比熱容 （）； 由渦輪流量計(jì)2測(cè)得的載冷劑流量（）；載冷劑密度（）；載冷劑進(jìn)口溫度（K）；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）比熱容和密度公式如下: 在不考慮蒸發(fā)器“跑冷”損失

9、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，為式中，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)制冷量為：式中，測(cè)試工況下的壓縮機(jī)吸氣口制冷劑比容；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，打開相應(yīng)閥門（各閥門編號(hào)見系統(tǒng)總圖），使總實(shí)驗(yàn)裝置處于壓縮機(jī)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行流程。閥門具體操作如下：a） 制冷劑環(huán)路：打開閥門D，以使用電子膨脹閥（閥門F）進(jìn)行控制（確保閥門C處于關(guān)閉狀態(tài)）。閥門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：

10、打開閥門2、7、13、6、1；c） 載冷劑環(huán)路：打開閥門17。其余閥門（紅色標(biāo)簽的）應(yīng)都處于關(guān)閉狀態(tài)。閥門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)開始1、接通多功能試驗(yàn)臺(tái)電源，將控制臺(tái)上選擇開關(guān)切換至“壓縮機(jī)”檔。首先，打開冷卻塔水泵電源，使冷卻水環(huán)路運(yùn)行。其次，對(duì)控制臺(tái)進(jìn)行開關(guān)操作，依次啟動(dòng)冷媒泵、電子膨脹閥、恒溫器（）、恒溫器（）、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，選擇打印控制量過程線，查看工況穩(wěn)定