小型制冷装置性能实验

实验五、小型制冷装置性能实验

一、实验目的

1.了解和熟悉制冷装置的制冷系统、制冷设备、控制系统和运行方式。

2.了解制冷装置制冷量、冷凝器排热量、制冷压缩机耗电量、制冷装置的性能系数的基本测定方法。

3.热工仪表的正确使用方法。

4.工况变化对制冷装置制冷量、冷凝器排热量、制冷压缩机耗电量、制冷装置的性能系数等性能参数的影响。

一、实验原理、方法和手段

实验装置图1所示：

图1 系统流程图

1.加热器

2.冷风机

3.水泵

4.压缩冷凝机组

5.循环水箱

6.冷却塔

7.保温体

8.加湿器

本实验采用小型制冷装置性能实验台。实验装置由水冷式压缩冷凝机组、保温体、冷风机、水泵、循环水箱、冷却塔、加湿器、暖风机、电控系统组成。

热平衡法是制冷装置性能测定的主要方法。按照有关标准的规定，实验过程中热平衡数据的测定必须在相同时刻双向获得，所获得的数据方为有效。本实验是在蒸发器的空气侧和冷凝器的冷却水侧同时进行测量。当保温体内温度恒定时，在空气侧测量保温体内的加热量和保温体的漏热量为制冷装置的制冷量。在冷凝器侧测量冷凝水的参数变化为冷凝器的排热量。

制冷装置的热负荷包括保温体的传入的热量、保温体中电加热器的加热量、冷却设备风机的电机热量、保温体内加湿装置的热量、空气驱动装置的电机热量。以上各项热量之和应等于冷却设备吸收的热量，即制冷装置的制冷量。

在冷却水侧，测得冷却水的流量和进出冷凝器冷却水的温度变化即可计算出冷凝器的排热量。同时测量压缩机的输入电流、输入电压，即可计算压缩机的输入功率。将冷凝器的排热量减去制冷压缩机的耗功

即为制冷装置的制冷量。

制冷装置的性能系数由制冷量和制冷压缩机的耗功计算获得。具体计算方法如下： 1. 冷却水侧散热量（冷凝器排热量）的计算：

()12t t C W Q p s -⋅⋅=

（1） 式中：s Q ——冷却水侧散热量，kW ；

p C ——水的定压比热，℃⋅kg kJ /；

W ——循环水的质量流量，s kg /；

2t ——循环水的出水温度，℃； 1t ——循环水的进水温度，℃。

2. 空气加热器加热量的计算：

1000

k

k k V I Q ⨯=

（2）

式中：k Q ——空气加热器的加热量，kW ；

k I ——空气加热器的电流，A ；

V k ——空气加热器的电压，V 。 3. 压缩机的输入功率计算:

1000

3y y V I P ⨯⨯

= （3）

式中： P ——压缩机的输入功率，kW ；

y I ——压缩机的电流，A ；

y V ——压缩机的电压，V 。

4. 保温体的漏热量计算：

按照通过平壁的稳定传热公式计算

()n w b t t F Q -⨯⨯++=

2

111

1

αλδα （4）

式中：b Q ——保温体的漏热量， W ；

1α——保温体内侧对流换热系数，K m W ⋅2/； 2α——保温体外侧对流换热系数，K m W ⋅2/；

δ——保温体壁厚，m ；

λ——保温体导热系数，K m W ⋅/

F ——保温体传热面积，m 2

w t ——保温体外侧空气温度，℃。 n t ——保温内外侧空气温度，℃。

其中：70.81=αK m W ⋅2/，3.232=αK m W ⋅2

/，04.0=λK m W ⋅/。

5. 加湿器的热量计算：

1000

j j j V I Q ⨯=

（5）

式中：j Q ——加湿器的功率，kW 。

j I ——加湿器的电流，A ； j V ——加湿器的电压，V 。

6. 冷风机的散热量计算：

1000

3f f f V I Q ⨯⨯

= kW

f Q ——冷风机的功率，kW 。 f I ——冷风机的工作电流，A ； f V ——冷风机的工作电压，V 。

7. 制冷装置的制冷量：

P Q Q s -=1

（6） f j b k Q Q Q Q Q +++=2 （7）

2

2

1Q Q Q +=

（8） 8. 制冷装置COP 的计算:

P

Q

COP =

（9） 二、 实验内容

测量小型制冷装置在不同工况下的制冷量、冷凝器排热量、制冷压缩机耗电量。计算制冷装置的性能系数。

三、 实验准备

参加实验的学生，应在实验前认真学习《制冷装置设计》中有关制冷装置制冷量、冷凝器排热量、制冷压缩机耗电量、制冷装置的性能系数等的基本概念与测量和计算方法。复习工况变化对制冷装置制冷量、冷凝器排热量、制冷压缩机耗电量、制冷装置的性能系数等性能参数的影响的相关知识。

四、 实验步骤

1.检查电控系统、冷风机、冷却塔、水泵等运动部件周围。不应有障碍物、压力表、电流表所显示的数值正常。

2.开启水泵，待冷却水返回至冷却水箱，开启制冷压缩机，并检查压力、温度、电压、电流是否正常，运动部件的声音是否正常。

3.待保温体内的温度和相对湿度达到要求的数值时，开启暖风机并调整供电电压，直至温度和湿度恒定。当参数恒定20分钟，开始记录各种数据。每次所记录的数据应该同时进行，两次记录数据的时间间隔15分钟，共记录三次，取平均值。

五、注意事项及其它说明

1.参加实验的学生要严格遵守实验室的规定，服从实验教师的指导。

2.注意人身安全和实验设备的安全。

3.爱护实验设备。

六、注意事项及其它说明

每次实验时严格按照实验操作规程进行。

七、思考题

1.说明工况变化对制冷装置制冷量、冷凝器排热量、制冷压缩机耗电量、制冷装置的性能系数等性能参数的影响。并说明原因。

2.对比在空气侧和冷却水侧分别测得的制冷量的不同，并思考造成误差可能的原因。

八、实验报告

实验名称：小型制冷装置性能实验

1.实验目的

2.实验内容及原理