制冷裝置制冷量和制冷系數(shù)測量34.doc

制冷裝置制冷量和制冷系數(shù)測量制冷裝置制冷量和制冷系數(shù)測量 學(xué)院：材料與冶金學(xué)院 專業(yè)：材料成型及控制工程制冷裝置制冷量和制冷系數(shù)測量【摘要】：制冷方法很多，目前我國空調(diào)制冷、家用制冷主要采用蒸汽式壓縮制冷。用簡便的方法測定小型蒸發(fā)壓縮式制冷機的制冷系數(shù)?！娟P(guān)鍵詞】：制冷機 制冷系數(shù) 制冷量 測量；小型制冷通常指家用冰箱以及小型空調(diào)等，因其制冷量一般比較小，可看作小型制冷裝置。從節(jié)能角度看，小型制冷裝置制冷量和制冷系數(shù)系數(shù)的測量對其制冷性能的改進至關(guān)重要。一實驗?zāi)康?掌握制冷循環(huán)的工作原理及測定系統(tǒng)循環(huán)工作參數(shù)和求取性能系數(shù)（即制冷系數(shù)）的方法，進一步體會熱力學(xué)第一定律能量守恒與轉(zhuǎn)化規(guī)律和熱力學(xué)第二定律方向性規(guī)律在工程上的應(yīng)用。掌握工質(zhì)物性圖表的應(yīng)用，了解實驗測試儀表的使用方法。二、制冷原理 根據(jù)熱力學(xué)第而定律克勞修斯描述：熱量能從溫度較高的物體傳給溫度較低的物體，但不能自發(fā)地由低溫物體流向高溫物體而不引起其他變化。所以，要是熱量從低溫物體傳到高溫物體，外界必須對系統(tǒng)作功。且有： .如圖1 所示：圖 1 單級蒸汽式壓縮機制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成一密閉的循環(huán)系統(tǒng)。壓縮機啟動后，不斷抽走低壓飽和蒸汽，將它壓縮成高壓氣體排出。經(jīng)壓縮機壓縮的高溫高壓氣體在冷凝器被常溫介質(zhì)冷卻，凝結(jié)成高壓液體，向外界放熱。高壓液體經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流成低溫蒸汽。低溫蒸汽在蒸發(fā)器中吸熱不斷汽化，從而使被冷卻空間中的物質(zhì)冷卻。因此，在此過程中產(chǎn)生制冷效應(yīng)。濕蒸汽在蒸發(fā)器中氣化，干度不斷增加，出蒸發(fā)器后稱為干飽和蒸汽，然后再被壓縮機抽走，形成循環(huán)。如圖2 所示圖2 圖3 制冷循環(huán)性能系數(shù)實驗系統(tǒng)示意圖 對于制冷循環(huán)的經(jīng)濟性指標，可以通過制冷工質(zhì)吸收的熱量Q 0 （即制冷量）和循環(huán)耗功量W的比值（制冷系數(shù)）來衡量：Q 0 / W = q 0 / w本實驗系統(tǒng)中采用的制冷工質(zhì)是氟利昂22（R22），它在蒸發(fā)盤管中吸熱蒸發(fā)，使管外蒸氣氟利昂11（R11），又稱第二制冷劑冷凝。為使制冷過程持續(xù)不斷地進行， R11被R22帶走的熱量由電加熱器不斷加熱補充，使冷凝的R11汽化。系統(tǒng)工況達到穩(wěn)定時，R22加熱汽化量與R11冷卻凝結(jié)量相等，測得的電加熱功率N即為R22帶走的熱量Q 0 ，亦即系統(tǒng)的制冷量Q 0 ，即Q 0 N。該加熱汽化與冷卻凝結(jié)過程在本實驗系統(tǒng)中的量熱器中完成。1、 制冷系數(shù)制冷系數(shù)定義為 = QP = P加0.52P電式中W為制冷機消耗的機械功，為從被冷卻物質(zhì)吸收的熱量，它是衡量制冷循環(huán)經(jīng)濟性的指標。P加 為加熱功率，P電為壓縮機功率。0.52是壓縮機工作的有效系數(shù)。制冷系數(shù)越大，循環(huán)越經(jīng)濟。三待測物理量及所用儀表 待測物理量 所用測試儀表 大氣參數(shù) 干球溫度（） 干濕球溫度計 濕球溫度（） 大氣壓力（Pa） 盒式大氣壓力表 各狀態(tài)點參數(shù) 點1 壓縮機的吸氣壓力P1（Pa） 1151壓力變送器 壓縮機的吸氣溫度t1（） WTP100溫度變送器 點2 壓縮機的排氣壓力P2（Pa） 1151壓力變送器 壓縮機的排氣溫度t2（） WTP100溫度變送器 點3 節(jié)流閥前溫度t3（） WTP100溫度變送器 R22流量 質(zhì)量流量(kg/s) MFM1081K-12S質(zhì)量流量計 量熱器 筒內(nèi)R11溫度(（） WTP100溫度變送器 電加熱功率（kW） 功率變送器 四實驗步驟 1. 打開冷卻水系統(tǒng)：打開冷卻水回路的各個閥門，使冷卻水路通暢；接通冷卻塔的風(fēng)機電源，然后開啟循環(huán)水泵，使冷卻水系統(tǒng)開始循環(huán)。2. 接通壓縮機的電源，以及電加熱器的開關(guān)。電加熱器的加熱功率先按給定的制冷工況估算一個制冷量后設(shè)定。3. 觀察壓縮機的吸氣溫度，使之在對應(yīng)壓力下有一定的過熱度，通過調(diào)節(jié)電加熱器的功率來調(diào)節(jié)壓縮機的吸氣溫度，經(jīng)過調(diào)整后，可以使壓縮機運轉(zhuǎn)工況達到規(guī)定要求，并且穩(wěn)定運轉(zhuǎn)半小時左右，隨后記錄實驗數(shù)據(jù)；4. 通過改變節(jié)流閥的開啟度和加熱功率來調(diào)節(jié)制冷量，可以做微量調(diào)節(jié)，得到不同蒸發(fā)壓力下的實驗數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)過程中應(yīng)要求確保壓縮機的吸氣溫度有一定的過熱度，但過熱度不宜過大。 5. 實驗結(jié)束后，依次關(guān)閉電加熱器電源，壓縮機電源，循環(huán)水泵和風(fēng)機電源，再關(guān)閉冷卻水的進口閥門和出口閥門，并且整理好實驗儀器。 五實驗數(shù)據(jù)記錄與處理 數(shù)據(jù)記錄蒸發(fā)器溫度 t/P加/WP電/W4（）1261003（）1081002（）85991（）621000（）4198-2（）28100-4（）1799-6（）12100-8（）898-12（）4100數(shù)據(jù)處理：各溫度下的制冷系數(shù)： 4： 1=1260.52*100=217.24%3：2=1080.52*100=186.21%2：3=850.52*99=165.11%1： 4=620.52*100=119.23%0：5=410.52*98=80.46%-2：6=280.52*100=53.85%-4：7=170.52*99=32.69%-6：8=120.52*100=23.08%-8：9=80.52*98=15.70%-12：10=40.52*100=7.69%六 實驗小結(jié)1、 在一定的環(huán)境條件下，隨著被冷卻液溫度的降低，制冷機的制冷功率和制冷系數(shù)逐漸降低；測量時一定要使被冷卻溫度充分穩(wěn)。2、 準備實驗時應(yīng)注意，在杜瓦瓶中盛三分之二深度、濃度為50%的含水酒精。未盛液體前切勿加熱，以免燒壞加熱器。杜瓦瓶加液時，先從實驗裝置背后抽出托板，將瓶下降后取出。3、 需要加注制冷劑時，將倒置的貯液瓶用導(dǎo)管與加注閥（在儀器背后）作松連接，這時加注閥閥門切勿打開。打開貯液瓶閥門，利用制冷劑的壓力排走導(dǎo)管中的空氣后，再將導(dǎo)管旋緊在加注閥上，然后打開加注閥閥門，注入制冷劑約85150克。再旋緊貯液瓶和加注閥閥門。取走聯(lián)接導(dǎo)管，旋上封口納子即可。4、 本實驗系統(tǒng)的冷凍室溫度t0最低可達40左右，學(xué)生實驗時因受學(xué)時限制，一般可從5左右做起（起始點溫度不宜過高），每隔約5測一組