制冷壓縮機(jī)性能綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

年4月19日制冷壓縮機(jī)性能綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書文檔僅供參考一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解壓縮機(jī)性能測定的原理及方法；2、了解蒸氣壓縮式制冷的循環(huán)流程及各組成設(shè)備；3、測定蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的性能；4、理解與認(rèn)識回?zé)嵫h(huán)；5、比較單級蒸氣壓縮制冷機(jī)在實(shí)際循環(huán)中有回?zé)崤c無回?zé)嵝阅苌系牟町悾?、熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的有關(guān)儀器、儀表，掌握其操作方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、單級蒸氣壓縮制冷機(jī)的理論循環(huán)圖1顯示了壓力－比焓圖上單級蒸氣壓縮制冷機(jī)的理論循環(huán)。壓縮機(jī)吸入的是以點(diǎn)1表示的飽和蒸氣，1－2表示制冷劑在壓縮機(jī)中的等熵壓縮過程；2－3表示制冷劑在冷凝器中的等壓放熱過程，在冷卻過程中制冷劑與環(huán)境介質(zhì)有溫差，放出過熱熱量，在冷凝過程中制冷劑與環(huán)境介質(zhì)無溫差，放出比潛熱，在冷卻和冷凝過程中制冷劑的壓力保持不變，且等于冷凝溫度TK下的飽和蒸氣壓力PK；（）是液態(tài)再冷卻放出的熱量；3－4表示節(jié)流過程，制冷劑在節(jié)流過程中壓力和溫度都降低，且焓值保持不變，進(jìn)入兩相區(qū)；4－1表示制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程，制冷劑在溫度T0、飽和壓力P0保持不變的情況下蒸發(fā)，而被冷卻物體或載冷劑的溫度得以降低。圖12、有回?zé)岬膯渭壵魵鈮嚎s制冷理論循環(huán)為了使膨脹閥前液態(tài)制冷劑的溫度降得更低（即增加再冷度），以便進(jìn)一步減少節(jié)流損失，同時又能保證壓縮機(jī)吸入具有一定過熱度的蒸氣，能夠采用蒸氣回?zé)嵫h(huán)。圖3示為來自蒸發(fā)器的低溫氣態(tài)制冷劑1，在進(jìn)入壓縮機(jī)前先經(jīng)過一個熱交換器——回?zé)崞鳌Ｔ诨責(zé)崞髦械蜏卣魵馀c來自冷凝器的飽和液體3進(jìn)行熱交換，低溫蒸氣1定壓過熱到狀態(tài)1'，而溫度較高的液體3被定壓再冷卻到狀態(tài)3'，回?zé)嵫h(huán)1'—2'—3—3'—4'—1—1'中，3—3'為液體的再冷卻過程，過熱后的蒸氣溫度稱為過熱溫度，過熱溫度與蒸發(fā)溫度之差稱為過熱度。根據(jù)穩(wěn)定流動連續(xù)定理，流經(jīng)回?zé)崞鞯囊簯B(tài)制冷劑和氣態(tài)制冷劑的質(zhì)量流量相等。因此，在對外無熱損失情況下，每公斤液態(tài)制冷劑放出的熱量應(yīng)等于每公斤氣態(tài)制冷劑吸收的熱量。也就是說，單位質(zhì)量制冷劑再冷卻所增加的制冷能力△q0（面積b'4'4bb'）等于單位質(zhì)量氣體制冷劑所吸收的熱量△q（面積a11'a'a）。由于有了回?zé)崞?，雖然單位質(zhì)量制冷能力有所增加，可是，壓縮機(jī)的耗功量也增加了△w0（面積11'2'21）。因此，回?zé)崾秸魵鈮嚎s制冷循環(huán)的理論制冷系數(shù)有可能提高，也有可能降低，應(yīng)具體分析。圖3采用回?zé)崞鞯膬?yōu)點(diǎn)：（1）對于一個給定的制冷量，制冷劑流量減少。（2）在液體管路上氣化的可能性減少（特別是在管路較長的情況下）。（3）在壓縮機(jī)的吸氣管道上，可減少吸入外界熱量。（4）在壓縮機(jī)吸氣口消除液滴，防止失壓縮。3、單級壓縮蒸氣制冷機(jī)的實(shí)際循環(huán)與簡化后的實(shí)際循環(huán)實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)有許多不同之處，除了壓縮機(jī)中的工作過程以外，主要還有下例一些差別。（1）熱交換器中存在溫差，即冷卻水溫度T低于冷凝溫度TK，且T是變化的（進(jìn)口溫度低，出口溫度高）：載冷劑或冷卻對象的溫度T0，載冷劑的溫度也是變化的（進(jìn)口溫度高，出口溫度低）。（2）制冷劑流經(jīng)管道及閥門時同環(huán)境介質(zhì)間有熱量交換，特別是自節(jié)流閥以后，制冷劑溫度降低，熱量便會從環(huán)境介質(zhì)傳給制冷劑，導(dǎo)致冷量損失。因?yàn)橹评錂C(jī)的實(shí)際循環(huán)過程很難用手算法進(jìn)行熱力計(jì)算。因此，在工程設(shè)計(jì)中常常是對它作一些簡化。圖2為簡化后的實(shí)際循環(huán)過程。注：為理論循環(huán)的等熵壓縮過程：為實(shí)際循環(huán)的壓縮過程。簡化途徑是：（1）忽略冷凝器及蒸發(fā)器中的微小壓力變化，即以壓縮機(jī)出口的壓力為冷凝壓力（在大型裝置中，壓縮機(jī)的排氣管道較長，應(yīng)從排氣壓力減去這一段管道壓力損失后作為冷凝壓力），以壓縮機(jī)進(jìn)口壓力作為蒸發(fā)壓力（在大型裝置中尚需加上吸氣管道的壓力損失），同時認(rèn)為冷凝溫度和蒸發(fā)溫度均為定值。（2）將壓縮機(jī)內(nèi)部過程簡化為一個從吸氣壓力到排氣壓力有損失的簡單壓縮過程。（3）節(jié)流過程認(rèn)為是等焓過程。經(jīng)過簡化之后，即可直接利用lgp-h圖進(jìn)行循環(huán)性能指標(biāo)的計(jì)算。圖24、實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別實(shí)際循環(huán)區(qū)別于理論循環(huán)有如下幾方面：（1）由于摩擦作用，在壓縮機(jī)的排出口和膨脹閥進(jìn)口之間及膨脹閥出口和壓縮機(jī)吸入端之間將產(chǎn)生微小的壓力降。（2）壓縮過程即不是等熵過程也不是絕熱過程（壓縮機(jī)一般有熱量損失）。（3）離開蒸發(fā)器的蒸氣一般有過熱（這使膨脹閥得以自動控制，同時也改進(jìn)了壓縮機(jī)的性能）。（4）離開冷凝器的液體一般略有過冷（這樣提高了制冷系數(shù)ε，且減少了通向膨脹閥管路上形成蒸氣的可能性）。（5）循環(huán)在環(huán)境溫度下運(yùn)行時，可能有少量的無用熱量從外界傳入到循環(huán)的各個部分。三、試驗(yàn)臺簡介制冷壓縮機(jī)的制冷量的測試有幾種方法，其中采用具有第二制冷劑的電量熱器法是最精確的方法之一。具有第二制冷劑的電量熱器法實(shí)驗(yàn)臺的原理見圖6-1。整個實(shí)驗(yàn)裝置由三部分組成：1、電量熱器；2、制冷系統(tǒng)；3、水冷卻系統(tǒng)。四、實(shí)驗(yàn)方法電量熱器法是間接測量壓縮機(jī)制冷量的一種裝置，它的基本原理是利用電加熱器發(fā)出的熱量來抵消壓縮機(jī)的制冷量，從而達(dá)到平衡。電量熱器是一個密閉容器，如圖6—2所示。電量熱器的頂部裝有蒸發(fā)器盤管，底部裝有電加熱器，浸沒于一種容易揮發(fā)的第二冷劑(常見R11、R12)中。試驗(yàn)時，接通電加熱器，加熱第二制冷劑，使之蒸發(fā)，第二制冷劑飽和蒸氣在頂部蒸發(fā)盤管被冷凝，又重新回到底部。而蒸發(fā)盤管中的低壓液態(tài)制冷劑被第二制冷劑蒸氣加熱而氣化，返回制冷壓縮機(jī)。實(shí)驗(yàn)儀在試驗(yàn)工況下達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行時，供給電加熱器的電功率正好抵消制冷量，從而使第二制冷劑的壓力保持不變。為了控制第二制冷劑的液面，在量熱器的中間部位裝有觀察玻璃。量熱器上裝有壓力控制器，它與加熱器的控制電路相連接，防止壓縮機(jī)停機(jī)后加熱器繼續(xù)加熱，使量熱器內(nèi)壓力升高到危險程度。為了考慮周圍環(huán)境溫度對電量熱器熱損失的影響。實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)仔細(xì)的標(biāo)定電量熱器的漏熱量。標(biāo)定方法為，先關(guān)閉量熱器進(jìn)口閥門，調(diào)節(jié)第二制冷劑的電加熱量，使第二制冷劑的壓力所對應(yīng)的飽和溫度比環(huán)境溫度高15℃以上，（當(dāng)溫差低于15℃時，熱損失可忽略不計(jì)），并保持其壓力不變，環(huán)境溫度在40℃以下時，保持其溫度波動不超過±1℃，電加熱器輸入功率的波動不應(yīng)超過1%，每隔10分鐘測量第二制冷劑壓力及環(huán)境溫度一次，直到連續(xù)四次相對應(yīng)的飽和溫度值的波動不超過±0.5℃。一般來說，實(shí)驗(yàn)持續(xù)的時間應(yīng)不少于30分鐘。然后，按下列計(jì)算出KF(式中Qe—標(biāo)定漏熱量時，輸入電量熱器內(nèi)的電功率，kW；tb′—標(biāo)定漏熱量時，第二制冷劑壓力所對應(yīng)的平均飽和溫度℃；th′—標(biāo)定漏熱量時，周圍環(huán)境平均溫度℃；因此電量熱器在單位時間內(nèi)的熱損失為：式中KF—電量熱器的熱損失系數(shù)，kW；th一試驗(yàn)時環(huán)境平均溫度，℃tb一試驗(yàn)時與第二制冷劑壓力相對應(yīng)的平均飽和溫度，℃。五、實(shí)驗(yàn)步驟1．實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，詳細(xì)了解實(shí)驗(yàn)裝置及各部分的作用，檢查儀表的安裝位置及熟悉各測試參數(shù)的作用；了解和掌握制冷系統(tǒng)的操作規(guī)程；熟悉制冷工況的調(diào)節(jié)方法。經(jīng)過量熱器上的觀察鏡檢查量熱器內(nèi)的第二制冷劑的液位，如果液位過低或觀察不到，經(jīng)過量熱器的壓力表值判斷是否有制冷劑，若沒有制冷劑，千萬不要打開加熱器，以免燒毀加熱器。2．實(shí)驗(yàn)小組由5人組成，設(shè)實(shí)驗(yàn)組長1名，做好分工，明確調(diào)節(jié)指令及信息反饋方式；在熟悉了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，明確了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作步驟以及注意事項(xiàng)，掌握了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀表的使用方法之后，依次逐步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；3．啟動制冷壓縮機(jī)(1)先打開冷卻水。(2)檢查制冷系統(tǒng)各閥門是否正常。(3)啟動制冷壓縮機(jī)，并檢查手動調(diào)節(jié)閥是否開啟。(4)檢查制冷系統(tǒng)各部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況，觀察排氣壓力、吸氣壓力及量熱器內(nèi)壓力的變化。無回?zé)釙r1．調(diào)節(jié)回?zé)崞骰責(zé)崞鞯淖饔檬菫榱耸古蛎涢y前液態(tài)制冷劑的溫度降得更低(即增大再冷度)，以便進(jìn)一步減少節(jié)流損失，同時又能保證壓縮機(jī)吸入具有一定過熱度的蒸氣。按系統(tǒng)流程圖，調(diào)節(jié)閥門，將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)成無回?zé)釥顟B(tài)；2．將量熱器投入運(yùn)行面板上綠色加熱器按鈕按下時，可調(diào)加熱器接通，調(diào)節(jié)調(diào)壓器可調(diào)節(jié)加熱量，固定加熱器開關(guān)合上即接通固定加熱器。按下紅色按鈕，兩個加熱器均斷開。實(shí)驗(yàn)前首先檢查調(diào)壓器是否在零位，若不在零位，應(yīng)調(diào)在零位。接通加熱器電源，調(diào)節(jié)手動調(diào)節(jié)閥，由關(guān)閉逐漸開啟，不要過快，應(yīng)觀察量熱器壓力表的數(shù)值。3．調(diào)節(jié)穩(wěn)定工況先調(diào)節(jié)手動調(diào)節(jié)閥，使吸氣壓力、排氣壓力達(dá)到一定值后，經(jīng)過調(diào)壓器調(diào)節(jié)電加熱器的加熱量，觀察量熱器壓力表的數(shù)值變化。壓力增加，說明加熱量大，需減小加熱量，減小調(diào)壓器的數(shù)值；壓力降低，說明加熱量小，需增大加熱量，加大調(diào)壓器的數(shù)值。經(jīng)過調(diào)壓器的調(diào)節(jié)，使壓力表數(shù)值穩(wěn)定不變。若可調(diào)加熱器的加熱量不夠，再投入固定加熱器。方法是：先將可調(diào)加熱器調(diào)到零，然后打開固定加熱器，再慢慢加大可調(diào)加熱器。量熱器上的壓力控制器在壓力達(dá)到1.4MPa時自動斷開加熱器電源。4．測定并記錄數(shù)據(jù)(1)測定吸氣壓力、排氣壓力、量熱器內(nèi)壓力、吸氣溫度、排氣溫度、量熱器入口溫度、入回?zé)崞鳉怏w溫度、量熱器溫度、室內(nèi)環(huán)境溫度。(2)測量量熱器的電功率。(3)測量壓縮機(jī)輸入功率。(4)每間隔l0分鐘讀取一次數(shù)據(jù)，并以連續(xù)四次讀值的算術(shù)平均值作為計(jì)算依據(jù)。5．制冷壓縮機(jī)的制冷量式中N—供給電量熱器的功率，kW。Q--電量熱器熱損失，kW。i1"一在壓縮機(jī)規(guī)定吸氣溫度下、吸氣壓力下制冷劑蒸氣的焓值，kJ／kg。i3"一在規(guī)定再冷溫度下，節(jié)流閥前液體制冷劑的焓值，kJ／kgi4—在實(shí)驗(yàn)條件下，離開蒸發(fā)器制冷劑蒸氣的焓值，kJ／kg。i3—在實(shí)驗(yàn)條件下，節(jié)流閥前液體制冷劑的焓值，kJ／kgν1—壓縮機(jī)實(shí)際吸氣溫度下、吸氣壓力下制冷劑蒸氣的比容，m3/kgν1"—壓縮機(jī)規(guī)定吸氣溫度下、吸氣壓力下制冷劑蒸氣的比容，m3/kg6．冷凝器的熱負(fù)荷計(jì)算：（kW）式中：G—冷卻水流量kg/hC—水的定壓比熱4.1868kJ/kg℃t7—冷凝器冷卻水入口溫度℃t8—冷凝器冷卻水出口溫度℃7．壓縮機(jī)的輸入功率測定：(W)式中：I—輸入電流AU—輸入電壓V 8．性能系數(shù)COP的計(jì)算 此指標(biāo)考慮到驅(qū)動電機(jī)效率對耗能的影響，以單位電動機(jī)輸入功率的制冷量大小進(jìn)行評價，該指標(biāo)多用于全封閉制冷壓縮機(jī)。計(jì)算公式如下：式中—制冷量kW—壓縮機(jī)輸入功率kW按照系統(tǒng)圖調(diào)整閥門，使系統(tǒng)運(yùn)行在有回?zé)釥顟B(tài)，穩(wěn)定兩分鐘有回?zé)釙r重復(fù)以上步驟，將數(shù)據(jù)紀(jì)錄在后面的表格中。6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)機(jī)：（1）關(guān)閉壓縮機(jī)和加熱器；（2）保持水系統(tǒng)運(yùn)行大約5分鐘后，斷電。六、數(shù)據(jù)處理與試驗(yàn)報告內(nèi)容實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；根?jù)所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出其算術(shù)平均值，計(jì)算過程整理到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上，繪出無回?zé)崂碚撗h(huán)的壓焓圖，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出無回?zé)崤c有回?zé)釋?shí)際循環(huán)的壓焓圖，并查出相應(yīng)狀態(tài)的焓值及吸氣比容，計(jì)算出各性能指標(biāo)（參數(shù)），填入相應(yīng)數(shù)據(jù)表中，并作結(jié)果分析！注：由于實(shí)驗(yàn)過程是實(shí)際循環(huán)，在無回?zé)嵫h(huán)過程中，蒸發(fā)器出口及壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)點(diǎn)都不在飽和氣線上，有過熱；冷凝器出口不在飽和液線上，有過冷。冷凝器出口、蒸發(fā)器出口及壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)點(diǎn)一定要找準(zhǔn)確。采用回?zé)嵫h(huán)時，冷凝器出口狀態(tài)點(diǎn)基本不變，但壓縮機(jī)吸氣狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)一步過熱。

附：為了便于比較不同活塞式制冷壓縮機(jī)的工作性能，中國規(guī)定了四個溫度工況，其中標(biāo)準(zhǔn)工況和空調(diào)工況可用來比較壓縮機(jī)的制冷能力，最大工況和最大壓差工況則為設(shè)計(jì)和考核壓縮機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨壽命、閥片和合理性和配用電機(jī)的最大功率的指標(biāo)?；钊街评鋲嚎s機(jī)的溫度工況（℃）工況蒸氣溫度吸氣溫度冷凝溫度再冷溫度標(biāo)準(zhǔn)工況-15+15+30+25空調(diào)工況+5+15+40+35最大功率工況+10+15+50+50最大壓差工況-30±0+50+50飽和氟利昂12蒸氣表溫度絕對壓力比容（l/Kg）比焓（KJ/Kg）比潛熱比熵（KJ/Kg.K）T(℃)P(bar)V’V”h’h”KJ/KgS’S”-550.3000.641492.11150.70326.91176.210.79951.6072-500.3920.647384.11155.06329.30174.240.81921.6000-450.5050.653303.59159.45331.69172.240.83861.5936-400.6420.659242.72163.85334.07170.220.85761.5877-350.8070.665196.12168.27336.44168.170.87641.5825-301.0050.672160.01172.72338.80166.080.89481.5779-251.2370.678131.73177.20341.15163.950.91301.5737-201.5100.685109.34181.70343.48161.780.93091.5699-151.8270.69391.45186.23345.78159.550.94851.5666-102.1930.70077.03190.78348.06157.280.96591.5636-92.7720.70274.49191.71348.52156.810.96931.5630-82.3540.70372.05192.62348.97156.350.97281.5625-72.4370.70569.70193.54349.42155.880.97621.5619-62.5230.70667.46194.46349.87155.410.97961.5614-52.6120.70865.29195.38350.32154.940.98301.5609-42.7020.71063.22196.30350.76154.460.98651.5604-32.7950.71161.22197.22351.21153.990.98991.5599-22.8910.71359.30198.15351.65153.500.99321.5594-12.8980.71557.45199.07352.09153.020.99661.558903.0890.71655.68200.00352.54152.541.00001.558413.1920.71853.97200.92352.97152.051.00341.558023.2970.72052.32201.86353.41151.551.00671.557533.4050.72150.74202.79353.85151.061.01011.557143.5160.72349.74203.72354.28150.561.01341.556753.6290.72549.21204.66354.72150.061.01681.556363.7450.72746.32205.59355.15149.561.02011.555973.8650.72844.95206.53355.58149.051.02341.555583.9860.73043.63207.47356.01148.541.02671.555194.1110.73242.36208.42356.44148.021.03001.5547104.2380.73441.13209.35356.86147.511.03331.5543124.5020.73838.80211.25357.71146.461.03991.5536144.7780.74136.63213.14358.54145.401.04651.5529165.0670.74534.81215.05359.37144.321.05301.5522185.3680.74932.71216.97360.20143.231.05951.5515205.6820.75330.94218.88361.01142.131.06601.5509226.0110.75729.29220.81361.81141.001.07251.5502246.3520.76227.73222.75362.61139.861.07901.5496266.7090.76626.28224.69363.39138.701.08541.5491287.0800.77024.91226.65364.17137.521.09181.5485307.4650.77523.63228.62364.94136.321.09821.5479327.8670.77922.42230.59365.69135.101.10461.5474348.2840.78421.