单级蒸气压缩式制冷性能实验

大连理工大学建筑能源研究所 单级蒸气压缩式制冷性能实验

实验背景 液体气化吸收热量，蒸气液化放出热量，这就是制冷的最基本原理。通过制冷获得低温的众多方法中，蒸气压缩式制冷应用最为广泛，因为在普冷范围内，蒸气压缩式制冷设备结构紧凑、操作方便，具有较高的工作效率。根据用途和制冷温度的不同，蒸气压缩式制冷分为单级蒸气压缩制冷循环、多级压缩制冷循环和复叠式制冷循环。由于各种蒸气压缩制冷循环都是在单级压缩制冷循环上发展起来的，因此本实验主要针对单级压缩式制冷循环进行性能测试研究。

目录 • 1. 实验目的 • 2. 实验原理 • 3. 实验步骤 • 4.实验数据记录及整理 • 5. 思考题

1. 实验目的 • 掌握蒸气压缩式制冷系统循环原理，了解试验系统的构造与主要部件的特点； • 了解试验测试制冷或热泵机组制冷量、制热量与压缩机功耗的方法； • 试验测定活塞式蒸气压缩式制冷的制冷性能系数COP与制热性能系数COPh； • 试验测定冷却水流量、换热器面积与节流机构变化等因素变化对系统性能的影响。

2. 实验原理 2.1 试验系统原理图图1 蒸汽压缩式制冷机原理图 Condenser 冷凝器 Expansion valve 膨胀阀 Evaporator 蒸发器 Compressor 压缩机

2.2 试验原理方程 制冷机性能系数（1）制热性能系数（2）能量守恒关系（3）冷凝器侧工质的瞬时释热量（4）压缩机输入功率（5）物性参数测量参数 2. 实验原理

2. 实验原理 2.3 试验测试系统图2 蒸气压缩式制冷与制热试验系统蒸发器出口制冷剂气体温度蒸发器进口制冷剂气体温度节流装置进口制冷剂温度和压力压缩机排气温度和压力压缩机进口制冷剂温度和压力冷凝器出口制冷剂温度和压力冷却水供回水温度

2. 实验原理 2.4 一楼制冷试验系统仿真平台图3 蒸气压缩式制冷与制热试验系统仿真平台

2. 实验原理 • 2.5计算机测控与数据采集系统 • 选用XTM7110 PID温控器搭建了热水与冷却水温控系统。 • 0.25级精密压力表指示工质侧压力。 • 0.1级精密压力变送器测试试验段压力。 • 0.5级涡轮流量计测试单管试验段各管流量。 • 转子流量计指示试验中各管流量。 • 四线制PT100测试工质侧温度。 • 利用小周期标定法，通过热电偶测试试验管进出口温差。

2. 实验原理 • 2.5计算机测控与数据采集系统 • Keithley2700(7708板卡)采集热电阻与热电偶信号。 • Agilent34970采集涡轮流量计与压力变送器电流信号。

2. 实验原理 • 2.5计算机测控与数据采集系统 • 通过Keithley2700(7708板卡)采集（6位半精度）热电阻与热电偶产生的信号，通过Aglent34970（6位半精度）采集涡轮流量计与压力变送器产生的电流信号，获取数据通过RS232传输给计算机通过DMM采集并储存，如下图所示。 DMM Config 界面 DMM Scan 界面

3. 实验步骤 1) 开启计算机,准备测试与数据采集系统; 2) 开启冷却水循环,开启蒸发器侧热源; 3) 开启压缩机; 4) 系统工况稳定后,以5分钟为间隔,重复记录Vw、twc,i、twc,o、U、I、cosφ 三次; 5) 改变工况,重复4)步骤（选作内容）; 6) 测量完毕,先关闭压缩机,5分钟后关闭供水阀。

4.实验数据记录及整理 • 空气环境温度ta＝℃; • 冷凝器释热量及压缩机功率计算: • 制冷、制热性能系数计算; • 绘制出典型的蒸汽压缩式制冷循环氟利昂流程图（P-V图或T-s图），并结合试验描述整个循环过程。

5. 思考题 • 根据能量守恒原理推算系统制冷量过程中，忽略了系统与环境之间的换热，若考虑该部分换热，则系统制冷或制热性能系数将如何变化？相应的可以采取什么措施来提高系统性能？ • 试分析冷却水流量与节流机构的变化对系统性制冷或制热性能系数的影响？ • 通过本次实验，你对本试验台的有什么建议？

单级蒸气压缩式 制冷性能实验