表冷器性能实验指导书(2020版)模板

表冷器性能测试实验

一、实验目的

1、演示表冷器处理空气过程，熟悉空气参数的调节方法

2、掌握表冷器冷却能力的测定方法

3、进行表冷器性能测试过程热工测量及计算的训练。

二、实验装置

空调制冷换热综合实验台是热泵型直流空调及制冷换热实验装置，它由制冷循环，水循环和空气换热系统所组成。下图1是空调制冷换热综合实验台结构示意图。

本次实验主要用该试验台完成表冷器性能测试实验。

图1 空调制冷换热综合实验台结构示意图

本实验台右下侧为一个小型热泵系统，进行表冷器性能测试实验时：板式换热器1为热泵系统制冷循环的蒸发器，板式换热器2为热泵系统制冷循环的冷凝器。热泵制冷循环作为该实验的冷源，水作为冷媒通过水循环系统在板式换热器1被降温后进入到表冷器内用于冷却空气。

三、实验原理

表冷器属于表面式热湿交换设备，其特点是与空气进行热湿交换的介质不与空气直接接触，空气与介质间的热湿交换是通过设备金属表面进行的。

在实验中，小型热泵系统的制冷循环为实验的冷源，板式换热器1为热泵系统制冷循环的蒸发器，将水循环系统中由水箱1流入板式换热器1的水冷却至低温，低温冷水进入表冷器用于空气的冷却处理。待系统运行稳定后进行实验测定，读取记录显示器上的数据，监测数据主要有表冷器进出口水温、流量、表冷器进出水阻力、表冷器前后空气干湿球温度、孔板压差、表冷器前后阻力等参数，然后计算表冷器换热量、阻力、换热效能等参数分析表冷器的性能。

四、 实验理论依据

表冷器性能测定计算： 1.系统风量：

G=αA √2ρ△P

式中：ΔP-------------------前后压差，Pa ；

α--------------------孔板流量系数，取0.7056

A-------------------孔板截面积，m 2；A=0.00785m 2

ρ----------------------空气密度，kg / m 3；根据实测环境的干湿球温度查空气

密度表得到。

2.空气通过表冷器放出的热量：

12()Q G h h =-

式中：G --------------------经过表冷器的实测风量，kg/s ；

ｈ1-------------------表冷器前空气焓，kcal/kg ，由表冷器前的干湿球温度确定； ｈ2-------------------表冷器后空气焓，kcal/kg ，由表冷器后的干湿球温度确定。

根据热平衡，空气放出的热量应该等于水吸收的热量Q ′。

'12()P W W Q WC T T =-

式中：Q′--------------------冷冻水吸收的热量，KW ；

C P -------------------水的定压比热容，C P =4.19（KJ/Kg K ）； T W1、T W2----------分别为表冷器的进出口水温，℃； W-------------------循环水的流量，L/h 。

分析Q 与Q′之间的关系，计算(Q-Q′)/Q ，分析误差产生的原因（热损失、测试数据等）。 3.表冷器热交换效率：

12

11w1

=

t t t t ε--

式中：t 1----------------------处理前空气的干球温度，℃； t 2----------------------处理后空气的干球温度，℃； t w1---------------------表冷器进水温度，℃。 4.表冷器接触系数测定：

2s2

21s1

=1-

t t t t ε-- 式中：t 1----------------------处理前空气的干球温度，℃； t s1----------------------处理前空气的湿球温度，℃； t 2----------------------处理后空气的干球温度，℃；

t s2----------------------处理后空气的湿球温度，℃。

在本实验台上进行直流空调实验时，当因冷却水温度过高而引起排气压力增高至2MPa 时，应停止压缩机运转，进行如下操作：拉开水箱上部中间拉板，并调整两边水槽排水孔，对水箱进行混水，使两边水位和温度趋于基本一致后，关闭拉板，再进行实验。

五、操作步骤

实验前先通过风道后面小窗给湿球温度计小杯中加满水。

1.开启总电源，启动风机，利用风机调节旋钮调节风量；

2.启动加湿器，通过加湿器的调节旋钮调节加湿器的加湿量（注意：不得在无水的情况下

给加湿器加电）；

3.启动水泵I，水泵II，使两个流量保持在150L/h左右。水流过程如下：水泵I-流量计1-

板换I-表冷器-水箱2，水泵II-流量计2-板换II-水箱1；

4.启动加湿器和预热器（冬季开展实验，需模拟夏季高湿高温空气），通过加湿器和预热器

的调节旋钮调节加湿器的加湿量和预热器的加热功率；

5.启动压缩机，当调节上述风机功率、加湿器加湿量、预热器及再加热器功率，使得实验

空气各处理过程变化较为明显；待监测数据稳定后，记录数据（表冷器进出口水温、流量、表冷器进出水阻力、表冷器前后空气干湿球温度、孔板压差、表冷器前后阻力）填入表1；

6.为提高测试稳定性，可每隔五分钟读一次数据，取其中三次的数据平均值作为测试结果。

实验完毕后，关闭压缩机、水泵I、水泵II、加湿器、预热器，10分钟后（待电加热器冷却后）关闭风机，然后全部总电源。

六、实验数据记录与整理

将在实验台显示器上读取的表冷器进出口水温、流量、表冷器进出水阻力、表冷器前后空气干湿球温度、孔板压差、表冷器前后阻力记录在下表1，记录三组数据求平均值。

表1 表冷器性能测试实验数据记录表

根据上表孔板压差求得空气的流量，然后根据表冷器前后的干湿球温度计算空气通过表冷器放出的热量和表冷器的接触系数；根据上表表冷器水流量和表冷器进出口处冷水温度计算水吸收的热量；然后表冷器热交换效率。

七、思考题

1、分析Q与Q′之间的关系，计算(Q-Q′)/Q，分析误差产生的原因？

2、用表面式换热器处理空气，根据换热器和空气的初参数不同，会实现对空气的哪几种处理过程？比较这些过程发生的条件、并对显热、潜热和总热交换方向进行分析。