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1、车辆制冷与空调实验指导书崔洪江 主编大连交通大学交通运输工程学院热工实验室2010 年 3 月- 1 -实验一 制冷压缩机性能实验一、实验目的1. 通过实验进一步掌握蒸汽压缩式制冷循环的工作原理。2. 学习制冷压缩机在制冷装置中的作用。3. 分析压缩机的增压比对制冷循环经济性的影响。二、实验装置及实验原理实验装置为制冷压缩机性能综合实验台，主要包括离心式压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀及相关测试系统，主要有压力测量装置、温度测量装置和流量测量装置等。工作原理如下：1-2 为绝热压缩过程，即从蒸发器出来到干饱和蒸气被压缩机绝热压缩升压、升温至状态点 2；2-4 定压放热过程，此过程在冷凝器中进行，
2、首先蒸气由过热状态定压冷却成为干饱和蒸气状态（3 点），然后由干饱和蒸气状态保持压力不变、定温凝结为饱和液体（4 点）；4-5 绝热节流过程，饱和液通过节流阀在降压的同时进行降温，由于此过程是不可逆过程，工质熵增加后到达状态 5，其不可逆过程线用虚线表示；5-1 定压定温蒸发吸热过程，即制冷过程，完成吸热后成为干饱和蒸气，从而完成了蒸气压缩式制冷循环 1-2-3-4-5-1。冷 凝 器1蒸 发 器节流阀压缩机245oTs1234567T0Tc图 1 压缩蒸气制冷装置流程图 图 2 压缩蒸气制冷循环的 T-s 图三、实验步骤1. 实验前准备预习实验指导书，掌握制冷压缩机性能实验的实验目的、实验原
3、理和了解实验装置的组成、测试仪表需要测量哪些数据。2. 开启制冷压缩机性能综合实验台的电源开关，启动制冷压缩机。3. 将节流阀调整到某一位置固定不动，待工作稳定后读取压缩机吸气压力、排气压力、节流阀前温度、节流阀后温度。注意吸、排气压力的单位是“10 -2MPa”。4. 改变节流阀位置后重复步骤 3 的工作。5. 将测试数据填入以下的表格中。- 2 -制冷压缩机性能实验测试数据表节流阀位置 吸气压力 排气压力 节流阀前温度 节流阀后温度123四、实验数据整理本制冷装置的制冷剂为 R12。根据某一确定节流阀位置的实验数据在 R12的压- 焓图上将制冷循环画出来。方法如下：由压缩机吸气点 1 的
4、p1 或 T1 可在图上确定干饱和蒸气状态点 1，由通过 1 点的等熵线与压缩机排气点压力 p2 的等压线的交点确定出状态点 2，压力为 p2 的等压线与饱和液线的交点为状态点4，过点 4 作垂线与压力为 p1 的等压线的交点为点 5，从而确定出各点的焓值。图 3 为压- 焓图的示意图，R12 的压-焓图已附在后面。ol g phsT0T2T112345p1p2图 3 压-焓图的示意图当确定出循环中各点的焓值后，1kg 制冷工质在蒸发器中完成的制冷量（吸热量）为 51hqc（1）在冷凝器中的放热量为（2）420hq压缩机耗功即循环耗净功为（3）netcw12制冷系数(4)124hqnetc重复
5、上述工作可以计算出当节流阀在其他两个位置时的相应制冷参数。五、分析讨论分析制冷压缩机的增压比和节流阀后的温度（蒸发器温度）对制冷经济性- 3 -的影响。- 4 -实验二 用热平衡法计算制冷设备的制冷量一、实验目的1. 学习为实现制冷过程所需的基本装置。2. 与课堂教学相结合巩固对蒸汽压缩式制冷原理的掌握。3. 掌握用热平衡法计算制冷设备的制冷量的方法。二、实验装置及实验原理实验装置为制冷压缩机性能综合实验台，主要包括离心式压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀及相关测试系统，主要有压力测量装置、温度测量装置和流量测量装置等。工作原理如下：为计算制冷剂在蒸发器内的吸热量（制冷量）和冷凝器内的放热量，将蒸
6、发器与冷凝器均设计为水换热器。两个换热器的水循环为各自独立不相交回路。制冷剂在蒸发器中从循环水中完成定温定压吸热后成为干饱和蒸气。从蒸发器出来的干饱和蒸气被压缩机绝热压缩升压、升温后进入冷凝器，在冷凝器中向循环水放热后成为饱和液，该饱和液经过节流阀降压降温后进入蒸发器进行低温吸热，从而完成一个制冷循环。蒸发器内的吸热量近似等于蒸发器水换热器的循环水的放热量，冷凝器内的放热量近似等于冷凝器水换热器的循环水的吸热量。当通过实验的方法将两个水换热器的水流量及循环水进、出口的温度测得后就可以计算制冷量和冷凝器内的放热量，还可计算出该制冷设备的制冷系数。这就是用热平衡法计算制冷设备的制冷量。oTs123
7、4567T0Tc图 1 压缩蒸气制冷循环的 T-s 图三、实验步骤1. 实验前准备熟悉蒸汽压缩式制冷循环原理，了解实验装置及使用仪表的工作原理和性能。2. 打开实验台的电源，开启制冷压缩机、蒸发器水换热器水泵、冷凝器水换热器水泵。3. 调整节流阀待工况稳定后测定制冷压缩机电流、电压，同时分别读取蒸发器水换热器与冷凝器水换热器的水流量、进口温度、出口温度。4. 在工况不变的条件下记录三组数据，该工况的最终实验数据为三组数据的平均值。- 5 -5. 改变工况重复上述工作。- 6 -制冷压缩机消耗功率的实验数据表序号 电流 I (A) 电压 U (V)123平均值压缩机消耗功率 Ne (w)蒸发器水
8、换热器的实验数据表序号 进口温度 t1 () 出口温度 t2 ( ) 流量（L/h）123平均值蒸发器换热量 Q2 (w)冷凝器水换热器的实验数据表序号 进口温度 t3 () 出口温度 t4 ( ) 流量（L/h）123平均值冷凝器换热量 Q1 (w)四、实验数据处理1. 压缩机消耗的功率即为压缩机所消耗掉的电功率，为电流与电压的乘积。（1）UINe2. 蒸发器的制冷量此处采用的是热平衡法测量计算蒸发器的制冷量，等于蒸发器水换热器中循环水所放出的热量。（2）212tcGQ式中， 为水的密度，kg/m 3；G 1 为蒸发器水换热器中循环水的流量，m3/s； c 为水的比热，kJ/(kg.)；t
9、1、t 2 分别为蒸发器水换热器中循环水的进、出口温度。此处应注意实验所测量的流量单位是 L/h，应将其转换为 m3/s。3. 冷凝器的放热量采用热平衡法测量计算冷凝器中的放热量，等于冷凝器水换热器中循环水所吸收的热量。- 7 -（3）3421tcGQ式中， 为水的密度，kg/m 3；G 2 为冷凝器水换热器中循环水的流量，m3/s； c 为水的比热，kJ/(kg.)；t 3、t 4 分别为冷凝器水换热器中循环水的进、出口温度。4. 制冷系数（4）Ne25. 热平衡误差由热力学第一定律，理论上讲制冷剂向冷凝器的放热量减去压缩机所消耗的功应等于制冷剂在蒸发器中的吸热量，但由于多种原因此项误差较大。其热平衡误差的计算公式为（5）%1021QNeer五、讨论如果经计算得到的热平衡误差较大，请讨论原因。
