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1、 蒸汽压缩制冷循环装置测试实验 . 一、实验目的 1. 了解制冷装置的主要部件及其功能，加深制冷循环感性认识。 2. 了解实际制冷循环与理论制冷循环的差异。 3. 加深对节流及各循环的状态变化的认识。 4. 了解在不同的蒸发温度下（冷凝温度不变）制冷系数、制冷量的变化。 5. 掌握制冷参数的测定，进行制冷循环的热力计算。 6. 熟悉提高制冷系数可采用的方法。 二、实验原理蒸汽压缩制冷循环是采用低沸点物质作制冷剂，通过制冷剂在等温等压下液化与汽化的相变过程来实现等温、等压的放热或吸热过程。制冷机由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷循环有下列四个基本过程组成：（1）压缩过程。制冷剂经过压缩机
2、压缩由低温、低压的饱和蒸汽或过热蒸汽变成高温高压过热蒸汽，在压缩机中完成。（2）冷凝过程。压缩后的过热蒸汽在冷凝器中准等压冷却，冷凝成饱和液体，又进一步冷却成为过冷液体。（3）节流膨胀过程。冷凝后的制冷剂在节流阀中绝热膨胀、压力、温度同时降低，并有部分液体汽化，膨胀前后焓值相等。（4）制冷剂蒸发产生冷量过程。两相状态的制冷剂在蒸发器中准等压汽化、吸收热量、直至完全变成干饱和蒸汽或过热蒸汽再进入压缩机，从而完成循环。 三、制冷循环 1理想制冷循环理想制冷循环是不考虑在循环过程中的各种不可逆因素，即在压缩机压缩过程不考虑摩擦等不可逆因素，认为压缩过程是可逆的，所以是等熵压缩。在冷凝过程不考虑冷凝器
3、内部流动阻力损失，即冷凝过程是等压过程，在膨胀过程可以用膨胀机，若忽略了膨胀机的不可逆因素，膨胀是等熵的。在蒸发过程如果不考虑蒸发器中的压力损失，则整个过程为等压过程。 理想制冷循环在T-S图上的表示。 P3 4 冷凝器 蒸发器膨胀机（阀）1 2压缩机P 3 2 14 4 S T 2. 实际循环：实际循环和理论循环相比，情况更复杂一些，它要考虑循环过程中的各种不可逆因素，其中压缩机中压缩不是等熵压缩，而是增熵压缩，耗功量增大。在冷凝器中由于考虑到压力损失，从冷凝器进口到出口不是等压过程，而是一个降压过程，在凝结过程中，实际是一个饱和压力和饱和温度不断降低的过程，同时放出热量，由于压损不大，饱和
4、压力和饱和温度降低的幅度不大。在膨胀过程中，由于膨胀机制造困难，造价高，回收能量少，故一般都用节流阀或毛细管代替，其过程是一个典型的不可逆过程，在该过程中压力、温度降低，熵增加。在蒸发器中由于有压损存在，从蒸发器进口到出口，蒸发压力一直在降低，实际上其饱和压力和饱和温度也跟着降低，同时吸收热量，实现制冷，同时连接管道也会产生压力损失，对循环也会影响，如下图。 2. 实际循环 .冷凝器 蒸发器 3 4 1 2 P压缩机节流阀3 4 2 143，1， 2，T S 3. 实验装置的制冷循环原理： a.实验装置的制冷循环原理流程图如图4.7 电加热器压缩机1储液罐 干燥过滤器冷凝器油分器 电磁阀视镜量
5、热器汽液分离器T1 T3P1 T4P4 P2 T2 P3节流阀 b.实验装置中各部件的作用：（1）压缩机：压缩机是整个制冷系统的心脏。其作用是消耗电能来提高制冷剂的压力和温度。（2）油分器：作用是把冷冻油和制冷剂F22蒸汽分离开来。制冷剂在从压缩机出来时带有一定量的冷冻油。如果冷冻油过多地进入冷凝器，会在冷凝器内表面形成一个油膜，该油膜会阻止制冷剂的散热，不利于制冷剂的冷却。（3）冷凝器：主要作用是把汽态制冷剂F22变为液态制冷剂F22，放出热量。（4）储液罐：稳定整个系统的流动，及时补充或储存系统中的制冷剂，保证在变工况下流出的是液体制冷剂F22。（5）干燥过滤器：去除系统中的杂质及水分，防
6、止冰堵及脏堵。（6）视镜：通过视镜可以观察出制冷剂的流动情况（液态或气 态），判断制冷剂充注量是否合适。同时检查制冷剂含水量是否在规定的范围内。 （7）电磁阀：阻止停机后液体进入蒸发器，避免在下次启动时损害压缩机（低温时，防止液击）。（8）节流阀：节流阀在工程上叫热力膨胀阀或电子膨胀阀，是制冷设备的关键部件。其作用是节流，使常温高压的液态制冷剂变为低温低压的汽液两态的制冷剂，从而使工质的温度低于常温，使工质具有制冷能力。（9）汽液分离器：在正常设计范围内，一般进入压缩机的制冷剂都是汽态；由于液体不可压缩，液体进入压缩机后会产生液击，破坏压缩机的阀片及转动机构。为防止变工况下液体进入压缩机，故设
7、立汽液分离器，把汽体分离出来进入压缩机。液体在分离器中经吸热汽化后再进入压缩机，保证压缩机的安全。 （10）量热器：量热器内装有蒸发器、电加热管、水泵，电机，冷冻液。量热器是一个绝热容器，它四周用绝热材料包裹，可以看作与外界绝热（传热量很小）量热器结构。电加热产生的热量和电机产生的热量抵消蒸发器放出的冷量，使量热器内载冷剂温度稳定。在量热器内； 蒸发器放出冷量 Q0(制冷量) 电加热管放出热量 Q1油泵电机（搅拌电机）加入系统热量Q2在系统稳定时,根据能量平衡 Q0= Q1+ Q2 Q1和Q2可以测出，从而间接求出Q0 ，由Q0 及各状态点在P-h图上求出的各参数，可以进行热力计算。蒸发器油泵
8、电热管 五、实验步骤 1. 打开总电源 2. 启动蒸发器水泵（或搅拌器）3. 启动压缩机 4. 观察蒸发器载冷剂温的变化，等载冷剂温下降到-10-19（参考值）时，调整加热调压器的电压到140V150V左右，并打开加热开关，使蒸发器中的载冷剂被加热，载冷剂温开始上升，等到载冷剂温稳定以后（10分钟，载冷剂温不变），记录P1、T1；P2、T2；P3、T3；P4、T4，电加热电流Ia，电加热电压Va，蒸发器泵电压Vb、电流Ib、功率因数cosc、载冷剂温t和当地大气压力。 5. 观察F22流动情况从视液镜可以看到制冷剂F22的流动情况，特别是在压缩机启动和停止时更明显。 6. 停机：按下搅拌停止按
9、键，全机皆停，关闭总电源，整理实验仪器及实验台。（收氟：关闭储液罐上供液阀门，观察P4， 当P40（表压力），关闭压缩机的进口阀门，这样就可以把制冷剂F22收集在高压部分，以免长期不用时泄露。） 六、实验记录环境当时当地大气压力时间/min ;室温/ ;加热电流/A ;加热电压/ V; 蒸发器电机电压/V; 蒸发器电机电流/A;蒸发器电机功率因数cos; 压机电压/V;压缩机电流/A; 压缩机出口T1P1;压机功率因数cos;冷凝器出口T2P2;节流阀后T3P3;蒸发器出口T4P4;蒸发箱中油温t 七、数据处理 1. 由氟里昂F22的Ph图，查出蒸发温度为t0时，制冷机的单位制冷量（KJ/kg
10、） 2. 计算出制冷机的制冷量Q0 单位W（J/S） 3. 计算制冷剂的循环量，求出压机耗功、冷凝器散热量、冷凝器单位热负荷、压机单位耗功、压机内效率,及原理中能求出的参数。 4. 求制冷系数、工质过冷度、工质过热度。 5. 改变温度后，重复以上计算，比较计算结果有何不同。 数据计算测求出制冷量由能量平衡 其中 210 QQQ aaVIQ 1 bbbVIQ cos2 bbbaa VIVIQQQ cos210 制冷系数求取 A 理想情况在理想情况下，忽略去压损 P1=p2-压机出口压力 P3=P4 - 节流后压力由等压线p2(P1)和等温线T2确定2点，对应从P-h图上查出h2（kJ/kg）由等
11、焓线h2,等压线P3确定节3点，对应h3=h2由等压线p3(P4),等温线T4确定节4点，对应从P-h图上查出h4，S4 由等熵线S4交于等压线p1于1点，对应的焓为h1 理想情况下 单位制冷量冷凝器单位热负荷 压机单位耗功 理想情况下 制冷系数 340 hhq 21 hhqk 410 hhw 41 3400 hh hhwq 实际循环情况 其循环在p-h图上表示如下图由于压损存在，故 p1p2, p3p4 实际熵S1理想熵S4 由等压线P1等温线T1在p-h图上确定1点求出h1；由等压线P2等温线T2在p-h图上确定2点求出h2；由等压线P3等温线T3在p-h图上确定3点求出h3；由等压线P4
12、等温线T4在p-h图上确定4点求出h4。 1）循环单位制冷量 2）循环单位耗功 3）冷凝器单位热负荷 4）制冷系数 5）制冷剂流量 340 hhq 41,0 hhw 3121 hhhhqk 41 34,00 hh hhwq 340 2100 coshh VIVIq QQqQq bbbaam 6）制冷量 7）冷凝器热负荷 8）制冷循环压比 ， 压机压比 9）压机实际耗功率 10）性能系数 其中P c=Pc+系统其它部件用电功率（风机功率） mbbbaa qqVIVIQ 00 cos kmk qqQ 32pp 41pp 1 4c mP h h q ,0cPQcop 八、讨论 1. 该装置是氟里昂类最复杂的一个装置，根据使用工质不同和工况不同，可以去掉中间的某些装置。请问哪几个设备是任何制冷装置不可缺少的？ 2. 为什么P1P2，P3P4？ 3. 为什么T3T4(过热度=0）？ 4. 蒸发温度不同时，为什么会引起制冷系数变化，在能满足制冷温度前提下，是不是制冷温度越低越好，对家庭用冰箱有什么启示。 5. 你对装置改进有什么建议和意见。 6将制冷循环过程画在本书附的F22的压焓图上，标出对应的P、T、h值（注意纵坐标为lgP,不是等分的）,随报告一起交。 7装订时使用打印的统一封面。
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