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1、制冷压缩机性能测试实验试验台简介本试验台采用图 1所示系统，通过阀门的转换，可进行制冷压缩机性能测 试实验、冷水机组性能实验、水-水换热器性能实验和水泵性能实验。制冷压缩机性能实验系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、恒温 器电参数仪等设备组成。压缩机吸气压力、吸气温度、排气压力分别控制在国 家标准规定的状态下。吸气温度由恒温器2 调节蒸发器冷媒水进口温度 T9 控 制，吸气压力由电子膨胀阀控制，排气压力由恒温器 1 调节冷凝器冷却水进口 温度 T7 控制。压缩机的实际制冷量由通过蒸发器的冷媒水进出口温度和流量 测出，冷凝换热量由通过冷凝器的冷却水进出口温度及流量测得。由此得到压 缩机的主
2、辅测质量流量，进而计算出标准工况下的主辅侧制冷量。压缩机的输 入功率由电参数仪测得。在制冷系统内部安装多个压力和温度测点，可以方便 地确定系统内部的状态。冷水机组性能实验系统，由压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、恒温 器等设备组成。实验时，可以设置不同的冷媒水和冷却水温度。冷水机组冷媒 水进口温度通过调节恒温器 2中的电加热器控制，冷却水进口温度通过调节恒 温器 1 中的电加热器控制，而出口温度则通过阀门调节。冷水机组的输入功率 通过电参数仪表测得。冷水机组的制冷量由通过蒸发器的冷媒水进出口温度和 流量测出，冷凝换热量由通过冷凝器的冷却水进出口温度及流量测得。同时在 系统中加入了相应的温度和
3、压力测点，可以使学生能更加深入地了解冷水机组 的工作特性。水水换热器性能实验系统，由冷水机组、恒温器、流量计、水泵等设备 组成。冷热侧流体分别通过冷水机组和恒温器1获得。换热器冷侧和热侧流体 进口温度分别通过恒温器2和恒温器1控制。通过测量换热器两侧流体进出口温 度和两侧的流量，可以求出换热量，在已知换热面积的前提下，可以求出换热 器的换热系数K。水泵性能实验系统，由水泵、流量计、电参数仪等设备组成。水泵的流量 通过流量计测得，水泵的扬程通过水泵进出口压力变送器测得。在水泵的出口 处设立调节阀，通过改变阀门的开度来改变水泵进口处的参数，获得水泵变工 况运行特性曲线。阀门1阀门2阀门3阀门4阀门
4、5阀门20阀门19-lT卜 排污阀门6 -IT7*, T13*涡轮流 量计11-P1* T1*P5 T5阀门c工冷凝器压缩机阀门阀门D阀门FT10P6T0二阀门13畀J诸液器 T 干燥过滤器阀门7恒温器1阀门11阀门15阀门9阀门8LiPL阀门14蒸发器恒温器2换热器T11*T9*T11涡轮流量计2 ,冷媒泵舟阀门16 土_|阀门17图1 试验台系统图T12阀门18一、实验目的1、通过本试验，熟悉和了解制冷压缩机的测试工况和测试方法，增强对制 冷压缩机的认识。2、学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握制冷压缩机性能的热 力计算。3、熟悉对制冷压缩机性能实验系统软件的操作。二、实验原理制冷
5、压缩机的性能随蒸发温度和冷凝温度的变化而变化，因此需要在国家标 准规定的工况下进行制冷压缩机的性能测试。压缩机的性能可由其工作工况的性能系数 COP 来衡量：COP 二 QW式中， Q 为压缩机的制冷量；0W 为压缩机输入功率。 在一个确定的工况下，蒸发温度、冷凝温度、吸气温度以及过冷度都是已知 的。这样，对于单级蒸气压缩式制冷机来说，其循环 p-h 图如图 2 所示。图中，1 点为压缩机吸气状态；4-5 为过冷段。在特定工况下，压缩机的单位质量制冷量是确定的，即：q二h -h 。这样0 1 5只要测得流经压缩机的制冷剂质量流量G，就可计算出压缩机的制冷量，即mQ = G x q 二 G x
6、(h h ) 压缩机的输入功率：开启式压缩机为输入压缩机的轴功率，封闭式(包括半 封闭式和全封闭式)压缩机为电动机输入功率。三、实验方法 为了确保实验系统运行在一个特定的工况下，实验中通过控制吸气压力、排 气压力和吸气温度这三个量稳定在设定值附近。这三个参数允许的偏差范围按如 下规定：实验参数每个测量值与规定值间的最大允许偏差土吸气压力1.0%排气压力1.0%吸气温度3.0 C排气压力用冷却水进口温度 T7 通过恒温器 1 控制，吸气压力用电子膨胀阀 控制，吸气温度用载冷剂进口温度 T9 通过恒温器2 控制。压缩机性能实验要包括主要试验和校核试验，二者应同时进行测量。校核试 验和主要试验的试验
7、结果之间的偏差应在4%以内，并以主要试验的测量结果 为计算依据。本次实验中的主要试验是通过测量冷凝器的换热量，从而根据冷凝器热平衡 关系计算出流经压缩机的制冷剂流量，并由此流量计算出压缩机制冷量，为主测 制冷量。而校核试验是对蒸发器进行的，通过测量蒸发器的换热量，由蒸发器的 热平衡关系，得出流经压缩机的制冷剂流量，同样可根据该流量计算出压缩机制 冷量，为辅测制冷量。判断主测制冷量和辅测制冷量的偏差，如偏差在 4%以 内，则以主测制冷量进行计算压缩机性能系数。通过恒温器1、恒温器 2 、电子膨胀阀控制调节系统稳定运行在指定的标准 工况下，则此时压缩机在标准工况下的单位质量制冷量是确定的，为q 二
8、 h* h*0 1 5式中， h* 、h* 为标准工况的焓值。15a）主测制冷量的计算本实验中，主测制冷量的计算是从冷凝器端考虑的。首先，冷凝器的换热量 可由冷却水侧的热量变化来计算，为Q 二 Cp - G p （T T ）1 1 1 1 8 7式中，Q冷凝器的冷凝换热量（kW）；1Cp 冷却水比热容 （kJ （kg K）；G由涡轮流量计1测得的载冷剂流量（m3；s）；p冷却水密度（kg/m3）；T冷却水进口温度（K）；7T 冷却水出口温度（K）。8其中计算某一温度t时冷却水比热容Cp和密度p公式如下：11Cp = 4. 2 0 0. 0 0 1 3t0-5 9 1 0. 00 0Z0 137
9、89821p = 1000.83 0.08388376t 0.003727955t 2 + 0.000003664106t 31同样，根据冷凝器制冷剂侧的热量变化也可计算出冷凝器的换热量，在不考 虑冷凝器漏热损失的情况下，可以认为由制冷剂侧的换热量应等于冷却水侧的热 量变化Q。这样，即有：1Gm （h h ） = Q1341式中，Gm 冷凝器制冷剂侧制冷剂质量流量，即主测制冷剂流量；1h ,h 取测试工况下对应点的焓值。由此，可以计算出主测制冷剂流量，从而对比标准工况下吸气口制冷剂比容 差异，可得到标准工况下主测制冷量 Q 为：1Q = Gmqf1 1 0 v *1式中， v 测试工况下的压缩
10、机吸气口制冷剂比容；v1* 标准工况下的压缩机吸气口制冷剂比容。1b）辅测制冷量的计算 相对于主测制冷量，本实验的辅测制冷量的计算，是从制冷系统另一主要热 交换器蒸发器着手考虑的。同样，根据蒸发器两侧流体的热平衡来计算辅测的制冷剂制 冷流量。蒸发器制冷量先可由载冷剂的热量变化来计算，即Q = Cp - G -p （T - T ）2 2 2 2 9 10 式中，Q 蒸发器制冷量（kW）；2Cp? 载冷剂比热容（kJ （kg - K）；G由涡轮流量计2测得的载冷剂流量（ms ）；P： 载冷剂密度（kg. m3）；T载冷剂进口温度（K）；9T载冷剂出口温度（K）。10其中计算某一温度t时载冷剂（质量
11、浓度为35%的乙二醇溶液）比热容Cp2 和密度P公式如下：2Cp = 4. 09 1 7 60.001 063 75P =1001. -44 0. 1t-9491 t02. 002432 在不考虑蒸发器“跑冷”损失的情况下，则有蒸发器热平衡关系计算出辅测制冷剂流量Gm，为2Gm =2QC2h - h65式中， h,h 取测试工况下对应点的焓值。再对5 比6标准工况下吸气口制冷剂比容差异，可得到标准工况下辅测制冷量Q为：2Q = Gm - q 十2 2 0 v *1式中， v 测试工况下的压缩机吸气口制冷剂比容v*1 标准工况下的压缩机吸气口制冷剂比容。四、操作1 步骤（一）实验前的准备工作1、
12、仔细阅读本实验指导以及相关资料，对本实验的方法和原理做到充分了 解。2、熟悉本实验系统流程，打开相应阀门（各阀门编号见系统总图），使总实 验装置处于压缩机实验运行流程。阀门具体操作如下：a）制冷剂环路：打开阀门D,以使用电子膨胀阀（阀门F）进行控制（确保 阀门C处于关闭状态）。阀门A、G均已调至合适状态，无需再调。b）冷却水环路：打开阀门2、7、13、6、1；c）载冷剂环路：打开阀门17。 其余阀门（红色标签的）应都处于关闭状态。阀门 15 用于给系统补充载冷 剂。3、确保双元件铂电阻 T1 放在压缩机吸气口，以控制压缩机吸气温度。（二）实验开始1、接通多功能试验台电源，将控制台上选择开关切换
13、至“压缩机”档。首 先，打开冷却塔水泵电源，使冷却水环路运行。其次，对控制台进行开关操作， 依次启动冷媒泵、电子膨胀阀、恒温器（1）、恒温器（2）、被测压缩机。检查 压缩机是否正常运转，若压缩机并未启动，按下装置现场压缩机旁电器柜的复位 按钮。注: 试验台上绿色按钮表示启动状态。被测压缩机只有在冷媒泵启动后才能 开启。2、在系统设置界面设置实验设定参数；3、切换到压缩机实验控制量过程线界面，观察压缩机吸气温度和吸、排气 压力曲线；4、待系统稳定运行在设定工况附近后，开始记录实验数据；5、实验数据记录完毕后，选择打印控制量过程线，查看工况稳定程度，并 打印报表及数据记录表。（三）实验结束1、退出
14、制冷压缩机性能实验系统软件。2、依次关闭控制台上电子膨胀阀、被测压缩机、恒温器（1）、恒温器（2）、 冷媒泵电源。并将控制台上选择开关复位至零位。 断开试验台总开关。3、关闭制冷剂环路阀门D；关闭冷却水环路和载冷剂环路所有阀门（红色 标签的阀门）。4、分析实验数据，撰写实验报告。五、习题1. 根据测试记录的数据，计算制冷压缩机的性能系数（COP）,需要有比较详细 的计算过程。2. 本实验台架中，流量、温度和压力的测量使用了哪些传感器？简单说明其原 理。3. 制冷压缩机按结构原理分有哪些类型？4. 制冷压缩机中“液击”指的是什么？如何避免“液击”现象？5. 本实验台架中，蒸发器和冷凝器分别选用了什么类型的换热器？为什么这样 选择？6. 本实验台架中， 2 只恒温器的作用分别是什么？
