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1、蒸汽压缩制冷循环装置测试实验,.,一、实验目的,1. 了解制冷装置的主要部件及其功能，加深制冷循环感性认识。 2. 了解实际制冷循环与理论制冷循环的差异。 3. 加深对节流及各循环的状态变化的认识。 4. 了解在不同的蒸发温度下（冷凝温度不变）制冷系数、制冷量的变化。 5. 掌握制冷参数的测定，进行制冷循环的热力计算。 6. 熟悉提高制冷系数可采用的方法。,二、实验原理,蒸汽压缩制冷循环是采用低沸点物质作制冷剂，通过制冷剂在等温等压下液化与汽化的相变过程来实现等温、等压的放热或吸热过程。 制冷机由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷循环有下列四个基本过程组成： （1）压缩过程。制冷剂经过压
2、缩机压缩由低温、低压的饱和蒸汽或过热蒸汽变成高温高压过热蒸汽，在压缩机中完成。 （2）冷凝过程。压缩后的过热蒸汽在冷凝器中准等压冷却，冷凝成饱和液体，又进一步冷却成为过冷液体。 （3）节流膨胀过程。冷凝后的制冷剂在节流阀中绝热膨胀、压力、温度同时降低，并有部分液体汽化，膨胀前后焓值相等。 （4）制冷剂蒸发产生冷量过程。两相状态的制冷剂在蒸发器中准等压汽化、吸收热量、直至完全变成干饱和蒸汽或过热蒸汽再进入压缩机，从而完成循环。,三、制冷循环,1理想制冷循环 理想制冷循环是不考虑在循环过程中的各种不可逆因素，即在压缩机压缩过程不考虑摩擦等不可逆因素，认为压缩过程是可逆的，所以是等熵压缩。在冷凝过程
3、不考虑冷凝器内部流动阻力损失，即冷凝过程是等压过程，在膨胀过程可以用膨胀机，若忽略了膨胀机的不可逆因素，膨胀是等熵的。在蒸发过程如果不考虑蒸发器中的压力损失，则整个过程为等压过程。,理想制冷循环在T-S图上的表示。,2. 实际循环：,实际循环和理论循环相比，情况更复杂一些，它要考虑循环过程中的各种不可逆因素，其中压缩机中压缩不是等熵压缩，而是增熵压缩，耗功量增大。在冷凝器中由于考虑到压力损失，从冷凝器进口到出口不是等压过程，而是一个降压过程，在凝结过程中，实际是一个饱和压力和饱和温度不断降低的过程，同时放出热量，由于压损不大，饱和压力和饱和温度降低的幅度不大。在膨胀过程中，由于膨胀机制造困难，
4、造价高，回收能量少，故一般都用节流阀或毛细管代替，其过程是一个典型的不可逆过程，在该过程中压力、温度降低，熵增加。在蒸发器中由于有压损存在，从蒸发器进口到出口，蒸发压力一直在降低，实际上其饱和压力和饱和温度也跟着降低，同时吸收热量，实现制冷，同时连接管道也会产生压力损失，对循环也会影响，如下图。,2. 实际循环,.,3. 实验装置的制冷循环原理：,a.实验装置的制冷循环原理流程图如图4.7,b.实验装置中各部件的作用： （1）压缩机：压缩机是整个制冷系统的心脏。其作用是消耗电能来提高制冷剂的压力和温度。 （2）油分器：作用是把冷冻油和制冷剂F22蒸汽分离开来。制冷剂在从压缩机出来时带有一定量的
5、冷冻油。如果冷冻油过多地进入冷凝器，会在冷凝器内表面形成一个油膜，该油膜会阻止制冷剂的散热，不利于制冷剂的冷却。 （3）冷凝器：主要作用是把汽态制冷剂F22变为液态制冷剂F22，放出热量。 （4）储液罐：稳定整个系统的流动，及时补充或储存系统中的制冷剂，保证在变工况下流出的是液体制冷剂F22。 （5）干燥过滤器：去除系统中的杂质及水分，防止冰堵及脏堵。 （6）视镜：通过视镜可以观察出制冷剂的流动情况（液态或气态），判断制冷剂充注量是否合适。同时检查制冷剂含水量是否在规定的范围内。,（7）电磁阀：阻止停机后液体进入蒸发器，避免在下次启动时损害压缩机（低温时，防止液击）。 （8）节流阀：节流阀在工
6、程上叫热力膨胀阀或电子膨胀阀，是制冷设备的关键部件。其作用是节流，使常温高压的液态制冷剂变为低温低压的汽液两态的制冷剂，从而使工质的温度低于常温，使工质具有制冷能力。 （9）汽液分离器：在正常设计范围内，一般进入压缩机的制冷剂都是汽态；由于液体不可压缩，液体进入压缩机后会产生液击，破坏压缩机的阀片及转动机构。为防止变工况下液体进入压缩机，故设立汽液分离器，把汽体分离出来进入压缩机。液体在分离器中经吸热汽化后再进入压缩机，保证压缩机的安全。,（10）量热器： 量热器内装有蒸发器、电加热管、水泵，电机，冷冻液。 量热器是一个绝热容器，它四周用绝热 材料包裹，可以看作与外界绝热（传热量 很小） 量热
7、器结构。 电加热产生的热量和电机产生的热量抵消 蒸发器放出的冷量，使量热器内载冷剂温 度稳定。 在量热器内；蒸发器放出冷量 Q0(制冷量)电加热管放出热量 Q1 油泵电机（搅拌电机）加入系统热量Q2 在系统稳定时,根据能量平衡 Q0= Q1+ Q2Q1和Q2可以测出，从而间接求出Q0 ，由Q0 及各状态点在P-h图上求出的各参数，可以进行热力计算。,五、实验步骤 1. 打开总电源 2. 启动蒸发器水泵（或搅拌器）3. 启动压缩机 4. 观察蒸发器载冷剂温的变化，等载冷剂温下降到-10-19（参考值）时，调整加热调压器的电压到140V150V左右，并打开加热开关，使蒸发器中的载冷剂被加热，载冷剂
8、温开始上升，等到载冷剂温稳定以后（10分钟，载冷剂温不变），记录P1、T1；P2、T2；P3、T3；P4、T4，电加热电流Ia，电加热电压Va，蒸发器泵电压Vb、电流Ib、功率因数cosc、载冷剂温t和当地大气压力。 5. 观察F22流动情况 从视液镜可以看到制冷剂F22的流动情况，特别是在压缩机启动和停止时更明显。 6. 停机：按下搅拌停止按键，全机皆停，关闭总电源，整理实验仪器及实验台。（收氟：关闭储液罐上供液阀门，观察P4，当P40（表压力），关闭压缩机的进口阀门，这样就可以把制冷剂F22收集在高压部分，以免长期不用时泄露。）,六、实验记录,环境当时当地大气压力 时间/min ;室温/
9、;加热电流/A ;加热电压/ V; 蒸发器电机电压/V; 蒸发器电机电流/A;蒸发器电机功率因数cos; 压机电压/V;压缩机电流/A; 压缩机出口T1P1;压机功率因数cos;冷凝器出口T2P2;节流阀后T3P3;蒸发器出口T4P4;蒸发箱中油温t ,七、数据处理,1. 由氟里昂F22的Ph图，查出蒸发温度为t0时，制冷机的单位制冷量（KJ/kg） 2. 计算出制冷机的制冷量Q0 单位W（J/S） 3. 计算制冷剂的循环量，求出压机耗功、冷凝器散热量、冷凝器单位热负荷、压机单位耗功、压机内效率,及原理中能求出的参数。 4. 求制冷系数、工质过冷度、工质过热度。 5. 改变温度后，重复以上计算
10、，比较计算结果有何不同。,数据计算,测求出制冷量 由能量平衡 其中,制冷系数求取,A 理想情况 在理想情况下，忽略去压损P1=p2-压机出口压力 P3=P4 - 节流后压力 由等压线p2(P1)和等温线T2确定2点，对应从P-h图上查出h2（kJ/kg） 由等焓线h2,等压线P3确定节3点，对应h3=h2 由等压线p3(P4),等温线T4确定节4点，对应从P-h图上查出h4，S4 由等熵线S4交于等压线p1于1点，对应的焓为h1,理想情况下 单位制冷量冷凝器单位热负荷 压机单位耗功 理想情况下 制冷系数,实际循环情况 其循环在p-h图上表示如下图,由于压损存在，故 p1p2, p3p4 实际熵
11、S1理想熵S4 由等压线P1等温线T1在p-h图上确定1点求出h1；由等压线P2等温线T2在p-h图上确定2点求出h2； 由等压线P3等温线T3在p-h图上确定3点求出h3；由等压线P4等温线T4在p-h图上确定4点求出h4。,1）循环单位制冷量 2）循环单位耗功 3）冷凝器单位热负荷 4）制冷系数 5）制冷剂流量,6）制冷量7）冷凝器热负荷8）制冷循环压比 ， 压机压比 9）压机实际耗功率 10）性能系数其中Pc=Pc+系统其它部件用电功率（风机功率）,八、讨论,1. 该装置是氟里昂类最复杂的一个装置，根据使用工质不同和工况不同，可以去掉中间的某些装置。请问哪几个设备是任何制冷装置不可缺少的？ 2. 为什么P1P2，P3P4？ 3. 为什么T3T4(过热度=0）？ 4. 蒸发温度不同时，为什么会引起制冷系数变化，在能满足制冷温度前提下，是不是制冷温度越低越好，对家庭用冰箱有什么启示。,5. 你对装置改进有什么建议和意见。 6将制冷循环过程画在本书附的F22的压焓图上，标出对应的P、T、h值（注意纵坐标为lgP,不是等分的）,随报告一起交。 7装订时使用打印的统一封面。,
