制冷壓縮機性能測試實驗指導書

1、制冷壓縮機性能測試實驗試驗臺簡介本試驗臺采用圖1所示系統(tǒng)，通過閥門的轉換，可進行制冷壓縮機性能測試實驗、冷水機組性能實驗、水-水換熱器性能實驗和水泵性能實驗。制冷壓縮機性能實驗系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、電子膨脹閥、恒溫器電參數(shù)儀等設備組成。壓縮機吸氣壓力、吸氣溫度、排氣壓力分別控制在國家標準規(guī)定的狀態(tài)下。吸氣溫度由恒溫器2調節(jié)蒸發(fā)器冷媒水進口溫度T9控制，吸氣壓力由電子膨脹閥控制，排氣壓力由恒溫器1調節(jié)冷凝器冷卻水進口溫度T7控制。壓縮機的實際制冷量由通過蒸發(fā)器的冷媒水進出口溫度和流量測出，冷凝換熱量由通過冷凝器的冷卻水進出口溫度及流量測得。由此得到壓縮機的主輔測質量流量，進而計算出標準工

2、況下的主輔側制冷量。壓縮機的輸入功率由電參數(shù)儀測得。在制冷系統(tǒng)內部安裝多個壓力和溫度測點，可以方便地確定系統(tǒng)內部的狀態(tài)。冷水機組性能實驗系統(tǒng)，由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、熱力膨脹閥、恒溫器等設備組成。實驗時，可以設置不同的冷媒水和冷卻水溫度。冷水機組冷媒水進口溫度通過調節(jié)恒溫器2中的電加熱器控制，冷卻水進口溫度通過調節(jié)恒溫器1中的電加熱器控制，而出口溫度則通過閥門調節(jié)。冷水機組的輸入功率通過電參數(shù)儀表測得。冷水機組的制冷量由通過蒸發(fā)器的冷媒水進出口溫度和流量測出，冷凝換熱量由通過冷凝器的冷卻水進出口溫度及流量測得。同時在系統(tǒng)中加入了相應的溫度和壓力測點，可以使學生能更加深入地了解冷水機組的工作特

3、性。水水換熱器性能實驗系統(tǒng)，由冷水機組、恒溫器、流量計、水泵等設備組成。冷熱側流體分別通過冷水機組和恒溫器1獲得。換熱器冷側和熱側流體進口溫度分別通過恒溫器2和恒溫器1控制。通過測量換熱器兩側流體進出口溫度和兩側的流量，可以求出換熱量，在已知換熱面積的前提下，可以求出換熱器的換熱系數(shù)K。水泵性能實驗系統(tǒng)，由水泵、流量計、電參數(shù)儀等設備組成。水泵的流量通過流量計測得，水泵的揚程通過水泵進出口壓力變送器測得。在水泵的出口處設立調節(jié)閥，通過改變閥門的開度來改變水泵進口處的參數(shù)，獲得水泵變工況運行特性曲線。 6一、實驗目的1、通過本試驗，熟悉和了解制冷壓縮機的測試工況和測試方法，增強對制冷壓縮機的認識

4、。2、學習本實驗中所涉及的各種參數(shù)的測量方法，掌握制冷壓縮機性能的熱力計算。3、熟悉對制冷壓縮機性能實驗系統(tǒng)軟件的操作。二、實驗原理制冷壓縮機的性能隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化而變化，因此需要在國家標準規(guī)定的工況下進行制冷壓縮機的性能測試。壓縮機的性能可由其工作工況的性能系數(shù)COP來衡量：式中，為壓縮機的制冷量；為壓縮機輸入功率。在一個確定的工況下，蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸氣溫度以及過冷度都是已知的。這樣，對于單級蒸氣壓縮式制冷機來說，其循環(huán)p-h圖如圖2 所示。圖2圖中，1點為壓縮機吸氣狀態(tài)；4-5為過冷段。在特定工況下，壓縮機的單位質量制冷量是確定的，即： 。這樣只要測得流經壓縮機的制冷劑質量

5、流量，就可計算出壓縮機的制冷量，即壓縮機的輸入功率：開啟式壓縮機為輸入壓縮機的軸功率，封閉式（包括半封閉式和全封閉式）壓縮機為電動機輸入功率。三、實驗方法為了確保實驗系統(tǒng)運行在一個特定的工況下，實驗中通過控制吸氣壓力、排氣壓力和吸氣溫度這三個量穩(wěn)定在設定值附近。這三個參數(shù)允許的偏差范圍按如下規(guī)定：實驗參數(shù)每一個測量值與規(guī)定值間的最大允許偏差吸氣壓力1.0%排氣壓力1.0%吸氣溫度3.0排氣壓力用冷卻水進口溫度T7通過恒溫器1控制，吸氣壓力用電子膨脹閥控制，吸氣溫度用載冷劑進口溫度T9通過恒溫器2控制。壓縮機性能實驗要包括主要試驗和校核試驗，二者應同時進行測量。校核試驗和主要試驗的試驗結果之間的

6、偏差應在以內，并以主要試驗的測量結果為計算依據。本次實驗中的主要試驗是通過測量冷凝器的換熱量，從而根據冷凝器熱平衡關系計算出流經壓縮機的制冷劑流量，并由此流量計算出壓縮機制冷量，為主測制冷量。而校核試驗是對蒸發(fā)器進行的，通過測量蒸發(fā)器的換熱量，由蒸發(fā)器的熱平衡關系，得出流經壓縮機的制冷劑流量，同樣可根據該流量計算出壓縮機制冷量，為輔測制冷量。判斷主測制冷量和輔測制冷量的偏差，如偏差在以內，則以主測制冷量進行計算壓縮機性能系數(shù)。通過恒溫器1、恒溫器2 、電子膨脹閥控制調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定運行在指定的標準工況下，則此時壓縮機在標準工況下的單位質量制冷量是確定的，為式中，、為標準工況的焓值。a) 主測制冷量

7、的計算本實驗中，主測制冷量的計算是從冷凝器端考慮的。首先，冷凝器的換熱量可由冷卻水側的熱量變化來計算，為 式中，冷凝器的冷凝換熱量（kW）；冷卻水比熱容 （）； 由渦輪流量計1測得的載冷劑流量（）；冷卻水密度（）；冷卻水進口溫度（K）；冷卻水出口溫度（K）。其中計算某一溫度t時冷卻水比熱容和密度公式如下: 同樣，根據冷凝器制冷劑側的熱量變化也可計算出冷凝器的換熱量，在不考慮冷凝器漏熱損失的情況下，可以認為由制冷劑側的換熱量應等于冷卻水側的熱量變化。這樣，即有 : 式中，冷凝器制冷劑側制冷劑質量流量，即主測制冷劑流量； 取測試工況下對應點的焓值。由此，可以計算出主測制冷劑流量，從而對比標準工況下

8、吸氣口制冷劑比容差異，可得到標準工況下主測制冷量為：式中，測試工況下的壓縮機吸氣口制冷劑比容；標準工況下的壓縮機吸氣口制冷劑比容。b) 輔測制冷量的計算相對于主測制冷量，本實驗的輔測制冷量的計算，是從制冷系統(tǒng)另一主要熱交換器蒸發(fā)器著手考慮的。同樣，根據蒸發(fā)器兩側流體的熱平衡來計算輔測的制冷劑制冷流量。蒸發(fā)器制冷量先可由載冷劑的熱量變化來計算，即式中，蒸發(fā)器制冷量（kW）；載冷劑比熱容 （）； 由渦輪流量計2測得的載冷劑流量（）；載冷劑密度（）；載冷劑進口溫度（K）；載冷劑出口溫度（K）。其中計算某一溫度t時載冷劑（質量濃度為35%的乙二醇溶液）比熱容和密度公式如下: 在不考慮蒸發(fā)器“跑冷”損失

9、的情況下，則有蒸發(fā)器熱平衡關系計算出輔測制冷劑流量，為式中，取測試工況下對應點的焓值。再對比標準工況下吸氣口制冷劑比容差異，可得到標準工況下輔測制冷量為：式中，測試工況下的壓縮機吸氣口制冷劑比容；標準工況下的壓縮機吸氣口制冷劑比容。四、操作步驟（一）實驗前的準備工作1、仔細閱讀本實驗指導以及相關資料，對本實驗的方法和原理做到充分了解。2、熟悉本實驗系統(tǒng)流程，打開相應閥門（各閥門編號見系統(tǒng)總圖），使總實驗裝置處于壓縮機實驗運行流程。閥門具體操作如下：a） 制冷劑環(huán)路：打開閥門D，以使用電子膨脹閥（閥門F）進行控制（確保閥門C處于關閉狀態(tài)）。閥門A、G均已調至合適狀態(tài)，無需再調。b） 冷卻水環(huán)路：

10、打開閥門2、7、13、6、1；c） 載冷劑環(huán)路：打開閥門17。其余閥門（紅色標簽的）應都處于關閉狀態(tài)。閥門15用于給系統(tǒng)補充載冷劑。3、確保雙元件鉑電阻T1放在壓縮機吸氣口，以控制壓縮機吸氣溫度。（二）實驗開始1、接通多功能試驗臺電源，將控制臺上選擇開關切換至“壓縮機”檔。首先，打開冷卻塔水泵電源，使冷卻水環(huán)路運行。其次，對控制臺進行開關操作，依次啟動冷媒泵、電子膨脹閥、恒溫器（）、恒溫器（）、被測壓縮機。檢查壓縮機是否正常運轉，若壓縮機并未啟動，按下裝置現(xiàn)場壓縮機旁電器柜的復位按鈕。注: 試驗臺上綠色按鈕表示啟動狀態(tài)。被測壓縮機只有在冷媒泵啟動后才能開啟。2、在系統(tǒng)設置界面設置實驗設定參數(shù)；3、切換到壓縮機實驗控制量過程線界面，觀察壓縮機吸氣溫度和吸、排氣壓力曲線；4、待系統(tǒng)穩(wěn)定運行在設定工況附近后，開始記錄實驗數(shù)據；5、實驗數(shù)據記錄完畢后，選擇打印控制量過程線，查看工況穩(wěn)定