空調(diào)制冷換熱綜合實驗說明書
一、實驗裝置概述
本實驗臺是我廠首創(chuàng)高效低耗的熱泵型空調(diào)及制冷換熱實驗裝置。功能齊全、結構緊湊、使用方便、無噪聲、結構新穎。它由制冷循環(huán)，水循環(huán)和空氣換熱系統(tǒng)所組成，可進行直流式空調(diào)過程演示實驗，制冷壓縮機性能實驗和表冷器、換熱器性能實驗。
二、實驗操作
一、直流空調(diào)過程演示實驗：
（一）實驗目的：1、演示直流式空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程
2、熟悉空氣參數(shù)的調(diào)節(jié)方法
3、掌握表冷器冷卻能力的測定方法
4、進行熱工測量及計算的訓練。
（二）實驗原理：直流空調(diào)實驗可分夏季空氣處理狀態(tài)及冬季空氣處理狀態(tài)實驗。
1.夏季處理過程：新風由調(diào)節(jié)門、低噪音風機進入風道，經(jīng)過表冷器冷卻去濕達到機器露點后，再經(jīng)過再加熱器加熱至所需送風狀態(tài)達到空調(diào)段，在空調(diào)段吸熱吸濕后排出。
2.冬季處理過程：新風由調(diào)節(jié)門、低噪音風機進入風道，在預加熱段對空氣進行等濕加熱，通過加濕器對空氣絕熱加濕，再經(jīng)過再加熱器或換熱器加熱至所需送風狀態(tài)達到空調(diào)段，在空調(diào)段放熱后排出。對空氣參數(shù)的測定是在具有代表性的通道斷面上設置干、濕球熱電偶溫度計，分別測定斷面上的干球溫度和濕球溫度。
本實驗可對空氣進行：1.等濕加熱：電熱器或表面式熱水器處理空氣。2.冷卻處理： = 1 \* GB3 ①等濕處理：用表冷器降低空氣溫度但高于空氣露點溫度。 = 2 \* GB3 ②去濕冷卻處理：用表冷器降低空氣溫度使低于空氣露點溫度。 = 3 \* GB3 ③等溫加濕：含濕量增加，溫度近似不變。
在實驗中，制冷壓縮機組通過板式換熱器對冷凍水制冷后，由水泵將冷凍水注入表冷器與空氣進行冷量交換來模擬夏季空氣處理狀態(tài)。模擬冬季空氣處理狀態(tài)時，可參見制冷壓縮機的實驗步驟。由于冷凍水在表冷器中與空氣進行冷量交換，由此可以計算表冷器的冷卻能力。
（三）、操作步驟
1、啟動風機，利用風門調(diào)節(jié)風量。
2、啟動加濕器（注意：不得在無水的情況下給加濕器加電）。
3、啟動水泵Ⅰ、水泵Ⅱ，調(diào)節(jié)水流量使板換Ⅱ水流量400L/h；使板換Ⅰ水流量100L/h，（如實驗時出現(xiàn)凍結則應加大水流量）。水流程如下： = 1 \* GB3 ①水泵Ⅰ板換Ⅰ表冷器水箱； = 2 \* GB3 ②水泵Ⅱ板換Ⅱ流量計水箱
4、啟動壓縮機，接通四通閥，制冷劑的流程如下：壓縮機四通閥板換Ⅱ單向閥儲液罐干燥過濾器膨脹閥板換Ⅰ四通閥壓縮機
5、觀察排氣壓力在1.9MPa，吸氣壓力在0.5MPa左右。
6、啟動預加熱器和再加熱器，改變功率大小 可調(diào)節(jié)空氣系數(shù)的送風溫度和相對濕度。電加熱器每組設為0～0.8KW可調(diào)。
7、待溫度穩(wěn)定后進行實驗測定。
8、實驗完畢后，關閉全部電加熱器，10分鐘后關閉水泵及風機。
注意：實驗前先通過風道后面小窗給濕球溫度計小杯中加滿水。
（四）數(shù)據(jù)處理
1、空調(diào)系統(tǒng)風量：
（Kg/s）
式中： ΔP—孔板前后壓差 （Pa）
α—孔板流量系數(shù)。取0.7056
A—孔板截面積 A=0.00785m2
ρ—該測點空氣密度（kg / m3）
2、表冷器性能測定：
式中：h1、h2——表冷器進、出口空氣焓值；（KJ/Kg）
由于空氣失去的熱量，實際上又是表冷器帶走的熱量，因此，表冷器的冷卻能力還可以用冷水吸收的熱量Q′來表示。
式中：Q′——冷凍水吸收的熱量；（KW）
CP——水的定壓比熱容；CP=4.19（KJ/Kg K）
TW1、TW2——冷凍水初終溫度；（℃）
W—－水流量
表冷器空氣側阻力由表冷器前后端靜壓點測量。
h=nK
式中：n——斜管微壓計讀值；（m）
K——微壓計常數(shù)因子；
冷凍水側阻力由進、出水端靜壓點測量。
3、預加熱器和再加熱器加熱量計算：
Q=IU/1000（KW）
式中：I——電流表讀值（A）；
U——電壓表讀值（V）。
4、計算空氣在處理過程所獲熱量：Q=GΔi（kw）
式中：Δi——空氣處理前后焓差（kj/kg）
5、在i-d圖上表示空氣處理過程：
在本實驗臺上進行直流空調(diào)實驗時，當因冷卻水溫度過高而引起排氣壓力增高至2MPa時，應停止壓縮機運轉，進行如下操作：拉開水箱上部中間拉板，并調(diào)整兩邊水槽排水孔，對水箱進行混水，使兩邊水位和溫度趨于基本一致后，關閉拉板，再進行實驗。
二、制冷壓縮機性能實驗
（ 一）、實驗目的
1 、加深了解制冷壓縮機性能原理。
2 、學習測定制冷壓縮機性能的方法。
3 、通過對壓縮機運行的實際操作，分析影響壓縮機性能的因素。
4、了解空氣換熱器的傳熱形式。
5、熟悉并分析影響換熱器性能的因素。制冷壓縮機實驗原理。
（ 二）、實驗原理：
本實驗臺是采用液體載冷劑循環(huán)法來測定冷量，這種方法對中小型單級壓縮機來說是比較簡單有效的，實際采用較多。實驗中，由于壓縮機排除的制冷劑蒸汽，進入冷凝器（板式換熱器Ⅰ）并全部冷凝為液體后進入儲液器，從儲液器出來的制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流后，進入蒸發(fā)器（板式換熱器Ⅱ），蒸發(fā)器中有液體載冷劑，汽化后的制冷劑蒸汽由蒸發(fā)器出來，被壓縮機吸收，完成制冷循環(huán)。同時由于通過冷凝器后的冷卻水溫度上升達到接近50℃后進如換熱器（表冷器），由換熱器進、出水的溫度計風道中空氣側的進出干球溫度的測讀，可計算換熱器的換熱量及傳熱系數(shù)計算。
壓縮機的排氣壓力可通過改變冷凝器（板式換熱器Ⅰ）的冷水量來改變。吸氣壓力可通過供給蒸發(fā)器的（板式換熱器Ⅱ）的載冷劑流量來改變。
排氣溫度、吸氣溫度、過冷溫度、冷凝器、蒸發(fā)器進、出口水溫，換熱器（表冷器）進、出口水溫、空氣進、出口溫度，均可通過熱電偶測量，轉換開關切換連接，測溫表讀出。
（三）、操作步驟及工況調(diào)節(jié)
1、啟動風機，利用風機調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)風量。
2、啟動水泵Ⅰ、水泵Ⅱ，調(diào)節(jié)水流量使板換Ⅱ水流量在200L/h；（如實驗時出現(xiàn)凍結則應加大水流量）。使板換Ⅰ水流量400L/h；流程如下： = 1 \* GB3 ①水泵Ⅰ板換Ⅰ流量計換熱器（表冷器）水箱； = 2 \* GB3 ②水泵Ⅱ板換Ⅱ流量計水箱
3、啟動壓縮機，觀察排氣壓力1.8MPa，吸氣壓力0.4MPa。
4、四通閥斷電，制冷劑的流程如下： = 1 \* GB3 ①壓縮機四通閥板換Ⅰ單向閥儲液罐干燥過濾器膨脹閥板換Ⅱ四通閥壓縮機
5、待工況穩(wěn)定后即可進行測試。為提高測試穩(wěn)定性，可每隔五分鐘讀一次數(shù)據(jù)，取其中三次的數(shù)據(jù)平均值作為測試結果。
6、實驗完畢后關閉壓縮機，10分鐘后停止風機和水泵運轉。
四、數(shù)據(jù)處理
1、壓縮機制冷量：
式中：Q0—蒸發(fā)器換熱量 ；Q0=Gs.Cp（T1-T2） （kw）
T1 、T2—蒸發(fā)器載冷劑進、出口溫度 （℃）
G S —蒸發(fā)器載冷劑流量 （kg/s）
Cp —載冷劑的定壓比熱容 Cp =4.19（KJ/Kg K ） （kjkg
i 1—在規(guī)定吸氣溫度，吸氣壓力下制冷劑蒸汽的焓值 （kj/kg）
i 7—在規(guī)定過冷溫度下節(jié)流閥前液體制冷劑的焓值（kj/kg）
i 1″—在實驗條件下，離開蒸蒸發(fā)器制冷劑蒸汽的焓值（kj/kg）
i 6″—在實驗條件下，節(jié)流閥前液體制冷劑的焓值（kj/kg）
V 1 —在規(guī)定吸氣溫度，吸氣壓力下制冷劑蒸氣 的比容（m3/kg）
V 1′—在實際吸氣溫度，吸氣壓力下制冷劑蒸氣的比容（m3/kg）2、
在教學中，小型封閉式制冷壓縮機可以認為：
i1 = i7 if = i6 v1 = Q = Q0
壓縮機軸功率 ：
P=UIη 1/1000(kw)
式中：U—電壓表指示線電壓；（V）
I —電流表指示電流；（A）
η 1 —壓縮機電機效率；(0.9)
3、制冷系數(shù) ：
4、熱平衡誤差：
式中：QK —冷凝器換熱量；
式中： Gk— 流經(jīng)冷凝器的冷卻水流量 （kg/s）
CP—水的定壓比熱 （kJ/kg . K）
t1、t2—冷凝器進、出口水溫（℃）
5、換熱器性能測定
1、水的放熱量： Q1=CPS·GS（T1-T2） （KW）
2、空氣獲熱量：Q2=GKCPK·GS（t2-t1） （KW）
4、傳熱系數(shù)：
式中：CPS .CPK — 水的定壓比熱 CPS=4.19（VKJ/Kg K）
G S .GK — 分別為水和空氣的流量 （Kg /s）
T1、T2 —水的進出口溫度 （℃）
twW1 、t wW2 — 熱媒水進出水溫度 （℃）
t 1 、t 2 —空氣進、出口干球溫度（℃）
F —換熱器Ⅰ散熱面積；本實驗臺為2.96m2
4、換熱器空氣側阻力由換熱器前后端靜壓點測量。
H=nK
式中：n——斜管微壓計讀值；（m）
K——微壓計常數(shù)因子；
5、熱媒水側阻力由進、出水端靜壓點測量。
6、分析討論
⑴分析產(chǎn)生熱平衡誤差的原因。
⑵討論影響制冷壓縮機性能的因素。
7、繪制壓縮機性能曲線。
四、設備維修與保養(yǎng)
1、實驗結束后切斷總電源。
2、在低溫下存放應放凈水箱、表冷器、加濕器及水管路中積水。
3、發(fā)現(xiàn)制冷能力下降，應適當補充工質(zhì)R22。
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