制冷系数测量

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1、实 验 报 告实验名称： 制冷系数测量实验 姓 名： 夏玲玲 学 号： 1131440038 学 院： 机械与汽车工程学院 专业班级： 能源与环境系统工程 132 班 指导老师： 董聪、索艳格老师 制冷系数测量实验1、实验目的1. 了解制冷压缩机制冷量的测试方法；2. 了解蒸发温度、冷凝温度与制冷量的关系；3. 了解制冷系统主要运行参数及其相互之间的影响；4. 掌握测试仪器、仪表的使用方法；5. 掌握测试数据处理及误差分析法。2、实验系统与测试原理1. 实验系统组成图 1 制冷循环性能系数 实验系统示意图本实验系统按照国际标准 GB/T 5773-2004 容积式制冷剂压缩机性能试验方法建立。

2、以“ 第二制冷剂量热器法 ”为主要测量，以 “水冷冷凝器量热器法”作为辅助测量。实验系统示意图如 1 所示。实验系统主要由被测压缩机、水冷式冷凝器、节流阀、量热器、冷却塔和有关测试仪器组成。“ 第二制冷剂量热器法 ”测量制冷量的原理是在一个密闭的容器内，装有适量的第二种制冷剂，蒸发器安装在液面上方的气相空间，电加热器完全浸没在第二制冷剂中，当制冷系统工作时，热力通过电加热器传输给第二制冷剂，使部分第二制冷剂获得热量蒸发，蒸发形成的第二制冷剂蒸汽进入液面上方的气相空间（量热器内的温度和压力均有所上升）。由于制冷系统中的制冷剂在蒸发器内蒸发需要吸收热量，又将蒸发器管外的第二制冷剂蒸汽冷凝成液滴落入

3、第二制冷剂中，形成了热量的传输。在稳态情况下，制冷剂带走的热量与电加热器传输进量热器中的热量相等。本实验系统使用的第二制冷剂为 R123，制冷系统中的制冷剂为 R22。 2. 主测制冷量计算（第二制冷剂量热器法）（1）漏热量的标定关闭量热器进、出口截止阀后进行漏热量的标定。调节输入第二制冷剂的加热量，使第二制冷剂的压力所对应的饱和温度（或露点温度）比环境温度高 15左右，保持其压力不变。环境温度应在 43以下，保持其温度不超过1。电加热器的输入功率的波动应不超过1%，每隔 1 小时测量一次第二制冷剂压力，直至连续四次所对应的饱和温度（或露点温度）值的波动不超过0.5。漏热系数的计算： apht

4、1F式中： 输入电加器的电功率 KW h第二制冷剂液体压力的饱和温度 pt环境温度 at（2）制冷剂质量流量的计算：(Kg / s)211)(fgcahtFiM式中： 量热器加热器功率 KW iF1量热器的漏热系数（F 10.0106） KW/环境温度 at量热器的平均表面温度（蒸发温度） ct制冷剂在量热器出口的焓值KJ/Kg2gh 节流阀前制冷剂液体的焓值KJ/Kg2fh（3）制冷量的计算：(KW)111)(gfgVhMQ式中： 制冷剂质量流量 Kg/s1在规定的基本工况下，制冷剂在压缩机进口处的焓值 KJ/Kg1gh与基本试验工况所规定的压缩机排气压力相对应的饱和温度1f（或露点温度）下

5、的制冷剂液体比焓 KJ/Kg实际进气状态的制冷剂蒸汽比体积 M3/Kg1V标准规定工况的制冷剂蒸汽比体积 M3/Kg1g3. 辅测制冷量计算（水冷冷凝器热平衡法）（1）制冷剂质量流量的计算： (Kg / s)32122 )(fgakqwphtFtMC式中： 冷却水比热容（淡水的比热容：4.186） KJ/KgP冷凝器冷却水流量 kg/sw冷凝器进水温度 1qt冷凝器出水温度 2qtF2冷凝器的漏热系数（F 20.0098） KW/冷凝温度 kt环境温度 at 制冷剂进冷凝器气体的焓值 KJ/Kg3gh制冷剂出冷凝器液体的焓值 KJ/Kg3f（2）制冷量的计算： (KW)112)(gfgVhMQ

6、式中： 制冷剂质量流量 Kg/s2M在规定的基本工况下，制冷剂在压缩机进口处的焓值 KJ/Kg1gh与基本试验工况所规定的压缩机排气压力相对应的饱和温度1f（或露点温度）下的制冷剂液体比焓 KJ/Kg实际进气状态的制冷剂蒸汽比体积 M3/Kg1V标准规定工况的制冷剂蒸汽比体积 M3/Kg1g4. 主、辅测相对误差 %102QE5. 制冷系数（能效比） 21W式中： 主测制冷量 KW1Q压缩机输入功率 KW2W3、测量的主要参数及测量仪表测量参数 测量元件压力 压缩机排气压力 压力变送器 1压缩机吸气压力 压力变送器 2量热器压力 压力变送器 3环境温度 温湿度变送器 1压缩机的排气温度 温度变

7、送器 1压缩机的吸气温度 温度变送器 3节流阀前温度 温度变送器 2温度量热器筒内 R123 温度 温度变送器 12流量 冷却水流量 电磁流量计 1压缩机功率 功率表功率量热器电加热功率 功率变送器 14、实验操作方法1. 实验步骤：（1）关闭冷却塔排水阀 1-11，向冷却塔接水盘中充水，直至浮球阀起作用为止。（2）打开冷却水系统的各阀门（即关闭阀 1-3；打开阀 1-1、阀 1-2、电动调节阀 1、电磁流量计 1 开关至“开” 状态），使冷却水路通畅。（3）合上冷却塔的风机电源，使风机工作，最后启动循环冷水泵，使冷却水开始循环。（4）打开制冷系统管路各阀门（即关闭阀 2-3、阀 2-5；打开

8、阀 2-1、阀 2-2、阀 2-4 及阀 2-6），使制冷系统管路通畅。（5）设定量热器筒内温度（通过量热器温度控制仪设定）。（6）打开压缩机电源开关，使量热器筒内温度比设定温度低 5左右时，打开量热器加热管 1（04KW 可调功率输出），量热器加热管 2（3KW 固定功率输出）。 （7）设定 1 个流量实验工况点，调整电动调节阀 1 的开启度到 30，等到数据稳定后，记录 5 组实验数据。（8）实验结束，切断压缩机电源，压缩机停止运转。5 分钟后关闭水泵电源，然后切断系统所有设备的电源，最后关闭总电源。（9）打开冷却塔排水阀 1-11，将冷却塔接水盘中的水排出。2. 实验工况调节方法实际实验

9、中是根据吸气压力来确定蒸发温度的，同样，冷凝温度是根据排气压力来确定。控制吸气压力、排气压力，就等于控制蒸发温度和冷凝温度，如果吸气温度也达到稳定，表明制冷量也达到稳定。调节时需要调整蒸发器水箱中加热器功率、制冷剂的流量、冷却水流量。改变其中任何一项，对三个参数均有不同程度的影响，调节时需统筹考虑。蒸发温度、冷凝温度和吸气温度三个参数不随时间而变化，也就是压缩机的吸气压力、排气压力和吸气温度要达到动态平衡，影响它们变化的主要因素：（1）吸气压力（蒸发器进口温度）：主要调节节流阀控制制冷剂流量（2）排气压力（冷凝器出口温度）：主要调节冷却水的流量（3）吸气温度：主要调节电加热功率上述三项中，任何

10、一项发生变化，对蒸发温度、冷凝温度和吸气温度三个参数都有影响，影响程度可能不一样，下表可作参考，重要的还是在实际操作中积累经验。名称 排气压力 吸气压力 吸气温度增大 加热功率减小 增大调节阀开度 减小 增大 冷却水流量 减小 量热器中加热量的调节主要是根据吸气温度和吸气压力来考虑，相对来说加热量的改变对吸气温度和吸气压力都有影响。制冷剂流量的改变对吸气温度和吸气压力也都有影响，但吸气压力变化反应比较快，而吸气温度变化反应要慢得多。5、实验记录及数据整理表 1 测试数据记录表测试参数 单位 1 2 3 4 5 平均压缩机吸气压力 Mpa 0.05 0.07 0.06 0.04 0.05 0.0

11、54压缩机排气压力 Mpa 1.44 1.43 1.42 1.43 1.46 1.436环境温度 24.1 24.3 26.8 23.4 23.1 24.34压缩机吸气温度 33.7 33.0 34.6 33.9 35.4 34.12压缩机排气温度 116 115 118 116 119 116.8节流阀前温度 32.8 32.1 31.0 29.0 31.3 31.24量热器筒体温度 54.1 54.4 55.0 54.6 53.3 54.28压缩机输入功率 KW 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352 0.352加热器输入功率 KW 13.1 13.2 12.7 13

12、13 13表 2 实验数据整理结果项目名称 单位 1 2 3 4 5 平均制冷剂质量流量（主） Kg/s 0.081 0.081 0.075 0.075 0.077 0.078制冷剂质量流量（辅） Kg/s 0.002 0.001 0.001 0.002 0.002 0.002主测制冷量 KW 0.541 0.544 0.509 0.503 0.510 0.521辅测制冷量 KW 0.227 0.116 0.148 0.196 0.160 0.178主、辅测相对误差 % 58.105 78.756 70.875 61.120 68.668 65.883制冷效率 1.54 1.55 1.45 1

13、.43 1.45 1.486、分析与讨论1. 压缩机停机后，为什么要过三分钟后才能重新启动？压缩机将雪种通过加压送到高压管道（在压缩机出口处有止回装置），这一部分管道也就是散热管道，然后通过节流器（也叫毛细管路）节流后喷入低压管道（室内制冷管路）然后再回压缩机内。压缩机停机后，因为节流器的原因，使管路中的制冷剂不能马上回流至压缩机，这个过程大约是 35 分钟。如果马上启动压缩机，管路中还有残留的制冷剂，因为压力的原因，压缩机会在瞬间产生较强的启动电流，使压缩机产生高温，压缩机保护电路会自动切断电源。如果运气不好的话，在强电流的瞬间有可能烧毁压缩机的线圈。因此压缩机停机后，要过 35 分钟后才能

14、重新启动。2. 分析实验结果，讨论影响制冷机性能的因素。由表 2 可以看出，制冷剂制冷效率和压缩机输入功率、主测制冷量和辅测制冷量有关。压缩机输入功率越大，主测制冷量越大，辅测制冷量越大，制冷效率越高。其具体的影响因素有很多：（1）冷凝温度：冷凝温度越高，制冷效率越低；（2）冷凝器的换热效率。如果冷凝器结霜，在结霜初期，换热效率是上升的，所以制冷效率上升，如果结霜多了，制冷效率急速下降；（3）制冷剂种类也会影响制冷效率；（4）压缩机的压比。因此，影响制冷性能的因素有很多，由实验计算得到的制冷效率大约在 1.5左右，制冷效率还是较正常的。但是实验还有很多不稳定和不完善的地方，导致实验数据的不准确，存在误差。大体上整个实验过程中，我了解了冷凝器、量热器和冷却塔的整个换热的流程，对制冷性能有了更深刻的理解。