《空气调节》实验指导书

《空气调节》指导书及报告
1、空气调节器的制冷量和实际制冷系数测定
2、空调综合实验
班级
学号
姓名
指导老师
河南理工大学土木工程学院
2017年5月
空气调节器的制冷量和实际制冷系数测定
一、实验目的：
(1)了解空调系统的空气处理过程；
(2)熟悉空调系统相关参数的调节及测试方法；
(3)根据实验数据计算并分析此空调系统的性能
(4)绘制此空调系统的制冷量—功率图。

二、实验装置简介
由电热蒸汽发生器、电加热器组成的空气加湿系统，通过该系统可以对空气进行湿处理或热湿处理。

由制冷压缩机、管内通氟里昂的蒸发器、由水做载冷剂的冷凝器，组成的循环制冷系统，通过该系统可以对空气进行降温处理。

三、实验系统原理
在风机入口处，由蒸气发生器产生的蒸气对空气进行加湿，再由水加热器对空气进行加热处理，加热后的空气流经两个压缩机表冷器（管内氟昂）被冷却，将热量传递给表冷器内的工质，使工会蒸发，蒸发后的工质又经吸气截止阀回到压缩机被压缩，温度升高后进入冷凝器被冷却，冷却后的低温工质又经节流阀后回到表冷器再次被蒸发，如此循环往复。

本实验利用给水泵把冷凝水送入到冷凝器中，被高温的工质加热，同时，工质经冷凝后，又在蒸发器中吸收空气的热量被蒸发，完成一个循环，根据能量守恒定律，工质在蒸发器中的吸热量等于风机送来空气在B到C段的放热量，工质在蒸发器中所吸收的热量相当于制冷量，所以空气在B到C段的放热量除以压缩机的功率即为制冷系数。

冷凝水所吸收的热量可根据实验所测得的冷凝器进口水温度、出口水温度及水的比热来计算。

蒸发器的换热量也就可以根据所测得的B、C点的干、湿球温度及毕托管测得的压差来计算。

求得冷凝水的吸热量及蒸发器的换热量之后，就可以算出热平衡误差。

A B C
冷凝器储液罐
图3实验系统原理
四、操作步骤：
(1)启动风机，利用控制表盘中的调节阀调节风量。

(2)打开加湿开关，启动加湿器，旋转加湿调节旋钮可调节空气换热器前空
气湿度。

(3)启动水泵开启并调节输水阀，待水正常循环后，开启水加热器的电加热
锅炉装置(水温不高于60℃)。

改变投入功率可调节蒸发器前空气温度。

(4)启动空气电加热器(表冷器后二次加热器)改变投入功率大小可调节空调
系统的送风温度和相对湿度。

(5)待水流稳定后开启压缩机吸、排气截止阀、膨胀阀，并启动压缩机。

(6)缓慢打开并调节节流阀使制冷系统可按规定工况正常工作。

(7)利用巡检仪可测量进风各点干、湿球温度，压缩机吸、排气温度，节流
阀前后温度等参数，巡检仪下排显示通道号，上排显示测量数值，通道
号对应如图2所示；利用毕托管流量计可测量压差。

压缩机的电压、电
流，加热器的电压、电流可由表盘中的各电压、电流表中读取。

(8)实验完毕首先关闭全部电加热器，然后关闭节流阀，待吸气压力表针指
“0”时关闭压缩机(三分钟后停止水泵风机运转)并关闭其阀门。

(9)将测量数据记录到表格中，并对此空调系统的制冷性能、热平衡等进行
相应的计算。

五、实验数据记录
1．实验需处理数据记录表格
2．实验其它数据记录表格
六、数据处理：
1．空调系统风量：
a
a P
F V ρα
∆=2
a a P
a P F F G a
ραρα
ρ∆=⨯=∆22
式中：V a —空气的体积流量，m 3/s
F —管面积（0.25×0.23），m 2
G a —空气的质量流量，kg/s
α—测速笛形管系数，(实验前用毕托管标定α=1.05—1.10) P ∆—微压计压差，Pa
ρα—该测点空气密度（根据A 点干球温度可查得），kg/m 3
2．计算空气在处理过程所换热量：
)(C B a a i i G Q -⨯=
式中：Q a —空气处理过程所换热量，kW
i B —空气处理前焓值（即B 点空气焓值），kJ/kg i C —空气处理后焓值（即C 点空气焓值），kJ/kg G a —空气的质量流量，kg/s
测试点湿空气的焓值可用经验公式计算（B 点C 点干球温度和湿球温度均已测得）：
)])(002.00005.0()([1868.42s s s t t t a t c b i ------⨯= 式中：a =—21.63，b =64.92，c =4356
t —干球温度，℃ t s —湿球温度，℃
3．压缩机制冷量：
在教学中可认为
a Q Q =
式中：Q a —空气处理过程所换热量(前已算的)，kW
Q —压缩机制冷量，kW
4．冷凝器的换热量：
)(121t t C G Q ps s -⨯=
式中：G s —载冷剂(自来水)流量(给定即给水泵流量)，kg/s
C ps —载冷剂(自来水)的定压比热，(C ps =4.2)，kJ/kg ℃ 1t —冷凝器（换热器）进口水温度，℃
2t —冷凝器（换热器）出口水温度，℃
Q 1—冷凝器的换热量，kW
5．压缩机轴功率：
ηIU N c =
式中：I —压缩机电流，A
U —压缩机电压，V N c —压缩机轴功率，kW
η—效率(由指导教师给出,一般为0.9)
6．制冷系数：
c N Q =
ε
7．热平衡误差：
100()
100c Q Q N Q
--∆=
⨯
七、实验结果数据记录表格及曲线图
1．实验结果数据记录表
2．曲线图
横坐标为压缩机的功率，制冷量为纵坐标。

制冷量 k W
压缩机的轴功率 kW
空调综合实验
一、实验目的
1．理解循环式空调过程的工作原理，包括直流式空气调节系统、封闭式空气调节系统和一次回风混合式空气调节系统的工作原理。

2．了解并观察对空气进行加热、加湿、冷却和去湿等处理过程以及空调过程的空气流量、加湿器加湿量、电加热器、电加湿器耗电功率、风管散
热损失等数据计算。

3．熟悉循环式空调系统的操作、调节方法。

二、实验内容
本次试验主要内容是理解直流式、封闭式和一次回风混合式空气调节系统的工作原理，并熟悉循环式空调系统的操作、调节方法。

三、仪器设备
循环式空调过程实验装置
四、实验原理、方法和手段
冷凝器储液罐
图1 实验装置原理图
实验装置由风管、风机、调风阀门、电加热器、加湿器、表面式冷却器（或
淋水式冷却器）、制冷机组、循环水泵等组成，并装有测量风量的孔板、微压计，测量各断面的干球温度、相对湿度和测量冷却器进、出水温度的自动显示系统。

通过对调风阀门的调节，可以模拟直流式空调系统（阀门全开）、封闭式（循环式）空调系统（阀门全闭）和一次回风式空调系统。

装置设有一次电加热器和二次电加热器，可以对空气进行加热升温；设置加湿器，可以对空气进行加湿；设置冷却器（表面式或淋水式），可以对空气进行冷却降温和去湿。

冷却水由制冷系统制得。

所有测温系统都采用铂电阻测量和数字显示。

（一）封闭式空气调节系统及测定
封闭式空气调节系统是把来自空调房间的空气经热湿处理后再送回空调房间，而没有室外空气补入空调系统。

即空调房间和空气处理装置及送风、回风管路构成了一个循环系统。

如图1-2a）所示。

实验要求：
1.模拟夏季室内环境见上图（b）虚线框内。

选择空气处理方案，拟定室
内空气状态参数，调节一定的风量进行测定。

2.计算各处理设备的耗能。

将处理过程在h-d图上表示并说明。

（二）直流式空气调节系统及测定
直流式空气调节系统是将来自室外空气经热湿处理后送到空调房间，吸收余热余湿后全部排除室外，即系统的进风量等于排风量，G1=Gd。

如图1-3a）所示。

实验要求：
1.利用实验装置模拟室外环境，如上图（b）虚框内，可模拟夏季室外环
境。

2.把室外空气处理到某送风状态，调节一定风量进行运行测定。

3.测定计算各处理设备的耗能。

4.提出直流式空气调节系统的优缺点。

（三）回风式空气调节系统及测定
由目前的实验我们知道，再循环式空调系统卫生条件差，而直流式空调系统在经济上又是不合理的。

它们都是在特殊要求下使用的。

为满足卫生要求，又较为经济合理，一般是采用回风式空调系统。

即把空调房间的一部分空气与室外的一部分新鲜空气混合经热湿处理后送到空调房间，如图1-4（a）所示。

实验要求：
1.模拟夏季室内环境，选择空气处理方案，拟定室内空气状态参数。

调
节系统风量及新风百分比进行运行测定。

2.测定计算各处理设备的耗能。

3.根据实验装置试提出夏季空气处理方案，并在h-d图上表示并加以说
明。

五、实验步骤
1．实验操作之前：
①将测温热电偶的冷端测头放入“冰水保温瓶”内，使冷端温度恒定为0℃
(设有补偿电路的测温系统，可不用0℃冷端)；
②调整微压计为水平状态；
③将蒸汽发生器水箱及冷冻水箱(最好用蒸镏水)充满水，以保证蒸汽发生
器及冷冻系统用水。

2．合上电源总开关，接通电源。

启动风机，调节适当风量。

3．按所模拟的工况，有选择地启用一、二次电加热器、电加湿器和制冷压缩机及喷淋冷冻水泵。

待系统达到要求条件并稳定后进行实验测定。

(测温前应在湿球纱布上注水)。

对空气进行冷却处理时，应先启动制冷压缩机，待冷冻水降至所需温度后，再启动冷冻水泵。

4．测试结束后，先关闭电加热器、电加湿器、制冷压缩机及冷冻水泵，调节风门至最大风量，运行5分钟左右后，再关闭风机电源开关，切断总电源。

六、实验结果处理
1．封闭式空气调节系统
通过余热与余湿确定热湿比，再通过确定送风温差，最后确定送风状态点。

封闭式空气调节系统消耗能量最少，但空气质量差。

2．直流式空气调节系统
消耗能量最大，但空气质量最好。

3．一次回风空气调节系统
消耗能量介于直流式和封闭式之间，空气质量一般。

七、实验注意事项
1、在实验装置接通电源后，先启动风机。

实验完毕后先关闭电加热器、电加湿器、制冷压缩机及冷冻水泵，调节风门至最大风量，运行5分钟左右后，再关闭风机电源开关，切断总电源。

2、对空气进行冷却处理时，应先启动制冷压缩机，待冷冻水降至所需温度后，再启动冷冻水泵。

3、将蒸汽发生器水箱及冷冻水箱要充满蒸镏水。

八、计算
1、空气流量计算：
V1=
1
α
V3=
α
设备常数:进口流量孔板α1=0.614
出口流量孔板α3=0.614
孔板流量计直径d1= d2 = 0.16m 2、空气在各处理过程的热量
3、在焓—湿图上表示各空气处理过程
4、空气湿球温度修正
在对空气湿球温度测定时，需满足风速V>3.5m/s,如不满足这一测定条件时，应对湿球进行修正。

湿球温度修正如图二所示，
图二湿球温度修正图（v=1.0~2.0m/s）。