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蒸汽压缩制冷（热泵）装置性能实验 一、实验目的 1. 了解蒸汽压缩制冷（热泵）装置。学习运行操作的基本知识。 2. 测定制冷剂的制冷系数。掌握热工测量的基本技能。 3. 分析制冷剂的能量平衡。 二、实验原理 该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。热力学第二定律指出：“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。本实验用制冷装置，需要消耗机械功。用工质进行制冷循环，从而获得低温。蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。鉴于实际设备存在的各种实际损失，故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。 图6-1 蒸汽压缩制冷循环 1. 理论制冷系数 图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S图。1-2未压缩过程，2-3-4（2-3）为制冷剂冷凝过程，4-5（3-4）为节流过程，5-1（4-1）为吸热蒸发。理论制冷系数ε为理论制冷量q2和理论功w之比： ε= q2/w = ( h1-h4) / (h2-h1) （6-1） 2. 实际制冷系数 实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q0与实际消耗的电功率N之比： 　　　　 εγ = Q0/N　=εηｉηｍηｄηｍ０　　 　　 　　(6-2) 式中ηｉ为压缩机的指示效率，ηｍ为压缩机的机械效率；ηｄ为传动装置效率；ηｍ０为电机效率。实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2～2/3。 三、试验方法 由式 ⑴和式⑵可知为测定理论制冷系数和实际制冷系数，应在试验中进行一下各项的测量。 测定各状态的焓h1、h2 和h4，为此，需测量1,2,4点的压力和温度，然后在工质 的LgP-h图上查得h1、h2 和h4数值。压力值用压力表测量，各点温度用水银温度计测量。 制冷机实际消耗的功率用功率表测出电机消耗的电功率N(KW)即可。 有效制冷能力Q0的测定：本实验用水在蒸发器中交换的热量来确定。 Q0 = mz C (tZ1-tZ2) (6-3) 式中：m为流过蒸发器的水流量（㎏/s）， Ｃ为水的比热　（ＫＪ／㎏℃）， 　　　　tZ1和tZ2为水流进、出口的温度℃。 　用类似的昂发，亦可确定冷凝器中水流交换的热量Ｑｋ：　 Ｑｋ＝ mi C (tｌ1-tｌ2)　　 　(6-4) m = m /θ ㎏/s (6-5) 式中：θ为测量时间（sec）；m为水流累计量 （㎏）。电机效率可用电极效率曲线查得。 四、实验设备 实验所用设备及仪器仪表有：供水系统，氟利昂制冷装置，功率表，电压表，温度计，压力表，流量计，转速表等。 图6-2为实验装置系统示意图，采用两缸立式氟利昂单级制冷压缩机由电动机拖动，采用氟利昂R404工质，压缩机进出口处安装压力表。 为模拟夏季制冷工况，所用水温控制在20℃左右 图6-2 蒸汽压缩制冷实验装置示意图 五、运行操作与实验步骤 学生在实验前应详细了解实验装置系统，各部分的作用，各仪器仪表的功能与读数方法，工质的流动方向和循环水的流向。严格按照规程启动和停车。 循环水的加热与恒温 闭合加热器电路，启动循环水泵，使水恒定在预定温度。（由实验人员完成） 节流阀在开度较小的位置上启动制冷机。 正常操作： 根据指导教师的安排，每组测量两组工况（以蒸发温度to和冷凝温度tk确定工况） 的数据。在测量时，首先调节节流阀（即为图6-2中的热力膨胀阀）的开度，并通过阀门改变mz来调节蒸发温度（根据R404的饱和压力与温度的对应关系，可用压力表监测）。再通过调节冷凝器水进口的阀门改变mi，调节冷凝温度，在调节中要反复调节几次，使系统各处温度压力都趋于稳定。然后，在组长的指挥下，同时记录各组数据。隔5分钟后，再测一次，共测三次，然后调节节流阀的开度、冷凝器的水阀重复上述过程，测量另一组数据。 在试验时负责调节节流阀的人员要细心缓慢调节，注意蒸发器出口水温不低于5℃。 试验结束工作 将试验数据较指导教师检查后，依次关闭节流阀、电动机，几分钟后关闭循环水，整理仪表、