气—气热泵性能测试

实验三气—气热泵性能测试

一、实验目的

1、熟悉热泵装置的组成，领会制冷与供热的对立统一关系；

2、明确热泵在节能技术上能作出的贡献；

3、了解热力完善度是衡量热泵性能的主要技术指标；

4、了解热泵和蒸气压缩制冷机的工作过程。

二、实验装置和工作原理

实验装置为压缩式气—气热泵，流程如图1所示，使用R22作为制冷剂，主要组成部件有压缩机、室外换热器、室内换热器、节流毛细管、干燥过滤器、气液分离器、轴流风机等，由四通阀组成四道换向机构，可进行蒸气压缩式制冷机和气—气压缩式热泵工作性能的实验。

室外风机

室内

风机图1 制冷系统流程示意图

1、蒸汽压缩制冷缩环

参考流程图，调节开关构成蒸汽压缩制冷系统。在室内换热器（蒸发器）中产生低压制冷剂蒸汽。在压缩机中被压缩到冷凝压力P1，消耗了机械功W，然后进入冷凝器中，因受到冷却介质的冷却而凝结成液体，凝结时压力保持不变，并放出热量Q，由冷凝器出来的制冷机液体，经节流毛细管膨胀到蒸发压力P0，温度降到与之相对应的饱和温度下，此时的成为低压两相状态气液混合物，进入蒸发器，在其中制取冷量Q0，并回复到起始状态完成一个循环。在蒸汽压缩制冷循环中，液体膨胀过程不用膨胀机而用膨胀节流阀或毛细管来实现，这就使设备大为简化。虽然膨胀阀和毛细管不能回收膨胀功，但因液体的膨胀功很小，因此引起的损失也不大。

循环的热平衡式为：

W

Q

Q-

=

循环所消耗的压缩功为W，故循环的制冷系数为：

Q

W

ε=

2、压缩式气—气热泵循环

调节开关构成压缩式气—气热泵循环。它的工作原理是，利用介质的饱和温度随着压力的变化这一特性而工作的。制冷机（冷介质）从低温热源（管外界容气）吸收热量，蒸发变为蒸汽，然后经压

缩机压缩成高温、高压蒸汽，在送到冷凝器放出高温热量，从而达到把低温热升温到高温热的目的，即所谓的热泵，压缩性热泵性能用工作性能系数ζ反映，其定义式为：

0Q W

ζ= 三、测量系统

1、制冷剂侧

1） 温度测量：采用铜-康铜热电偶（T 型），精度0.1℃，量程-200~350℃，分别位于室内机

换热器进出口和室外机换热器进出口，电压信号由Agilent 数据采集器转化为温度值。

2） 压力测量：采用精度0.25级的精密压力表，其量程为2.5MPa ，分别测量系统吸气压力和

排气压力。

2、空气侧

1） 温度测量：采用精度为0.1℃的Pt100铂电阻温度计，其量程为：-50~200℃，分别位于室

内机进出风口和室外机进出风口。

2） 风速测量：采用AR816型风速计，风速测量量程0~30m/s ，解析度0.1m/s ，准确度±5%；

风温测量量程-10℃~45℃，解析度0.2℃，准确度±2℃，要求操作湿度不大于90%。

3、功率测定：采用单相功率表，量程为300V/20A ，以测定压缩机和风机耗功。 四、实验步骤

1、检查装置所有部件是否完好；

2、接上功率表电源及机组电源；

3、开机并调节至合适档位；

4、待工况稳定后记录各温度和压力，使用风速仪测量进出口风速；

5、接上四通阀电源，切换至制热模式，重复步骤4，共记录2组数据。

五、实验报告

1、热泵工作原理

2、原始数据记录

在气-气热泵试验台测试过程中，接通电源，压缩机正常运转10分钟，待各仪表显示数据平稳后，开始记录一组数据，然后切换至制热模式，再待各仪表显示数据平稳后再次记录一组。

3、数据处理

在上述数据中，当空气侧气流不稳定时，用均方根值表示平均V ，V 1，V 2，V 3，V 4。

即n V V m i ij ∑==

1211 当空气侧气流比较稳定时，用算术平均值求气流速度的平均值，即

n V V m i ij ∑==11 除了气流速度，其它参量均可用算术平均值表示平均值，即：

n X X m i i ∑==1

4、热泵工作性能（ζ）计算 W

Q =ζ

Q ：到获得的热量

W ：热泵装置实际耗功总和

5、实际制冷系数（ε）计算

W Q 0=ε

Q ：从冷源制取的热量

W ：装置消耗的功 6、使用制冷剂侧和空气侧的两种方法计算系统的制冷系数和热泵系数并对比进行误差分析

六、问题讨论

1、何为热泵的循环效应和结霜效应？由于存在这两个效应，ζ能否全面衡量热泵的性能？

2、通过实验，对如何改进热泵装置及其扩大应用，你具何见解？