建筑用制冷技术.doc

《建筑用制冷技术》 实验教学讲义 大连理工大学土木水利实验教学中心 建筑环境与设备工程实验室 2011年10月 一. 单级蒸汽压缩式制冷性能实验 1) 观察运行工况下的蒸汽压缩式制冷循环，了解系统主要部件的工作特点。 2掌握制冷系统循环过程以及制冷剂在循环过程中的状态变化。 3测定制冷系统工作时的制冷量、放热量以及压缩机的轴功率，并计算该压缩机的制冷系数、制热系数。 图1 蒸汽压缩式制冷循环系统示意图 本装置采用的制冷压缩机是冰箱用的全封闭式制冷压缩机。所演示的制冷过程是采用液体气化制冷中的蒸汽压缩式制冷。其工作原理是使制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压缩、放热、节流和吸热四个主要热力过程，以完成制冷循环。 冷凝器与蒸发器外有防爆罩，内有盘管。盘管内通自来水，向冷凝器提供冷却水，使气态制冷剂变成液态；向蒸发器提供热水，使制冷剂在蒸发器内吸热而汽化蒸发。实验过程中冷凝器中制冷剂不断增加，当达到一定液位时，没入其中的浮子在浮力的作用下浮起，将阀门打开，使制冷剂返回到蒸发器中，随从而使制冷剂在本装置中自动循环。 1) 压缩机制冷量 经事先标定，冷凝器、蒸发器及压缩机与空气环境的传热量为：蒸发器：qe＝0.8ta－te×10-3 kW 冷凝器：qc＝－0.8ta－tc×10-3 kW 压缩机：－20×10-3 kW 式中 ta ——实验环境空气温度，℃； te ——制冷蒸发温度，℃； tc ——制冷冷凝温度，℃； 式中负号表示设备放热。蒸发器盘管吸热量，即不包括Qe的冷凝器放热量为：Qe＝mecpt1－t2kW 冷凝器盘管放热量，即不包括Qc的冷凝器放热量为：Qc＝mcp(t3－t4kW 蒸发器制冷量，即在蒸发器侧制冷剂的吸热量为：Q1＝Qe＋qe kW冷凝器制冷量，即在蒸发器侧制冷剂的放热量为：Q2＝Qc＋qckW式中：memc——冷冻水、冷却水流量kg/s； t1t2——冷冻水进出口温度℃； t3t4——冷却水进出口温度℃； cp——水的定压比热，cp＝4.18kJ/kg。 2压缩机轴功率 压缩机轴功率一部分直接用于压缩气体，另一部分用于克服摩擦阻力而发热，轴功率为N＝I×V kW 式中：I——电流表读数 V——电压表读数 3压缩机制冷系数、制热系数 制冷系数ξ1＝Q1/N； 制热系数ξ2＝Q2/N； 1) 启动压缩机前应首先打开冷却水，否则不可开机。回液阀放在自动位置上。 2运行初始蒸发压力为负压，冷凝压力大于0Mpa均属正常。注意冷凝器内的压力最大不可超过0.2Mpa。冷凝器的压力可以通过调节冷凝器的冷却水流量来控制，如果调节水量都不能起到作用，可判断系统已渗入空气。 3水温过低时，蒸发器内制冷剂的蒸发效果不明显。可将加热器开关阀打开，以提高蒸发器的进水温度。 4待系统稳定后，进行实验测定。测定环境温度ta、蒸发温度te、冷凝温度tc、冷冻水进出口温度t1和t2、冷却水进出口温度t3和t4。每10分钟取一组数据，连续3次。 5观察各部件的工作过程： 冷凝器中气态制冷剂被冷却沿着冷却盘管呈滴状流下。 在蒸发器中，液态制冷剂吸收加热盘管中的热量而沸腾汽化的过程 压缩机活塞的压缩过程。 6测量完毕，先关闭制冷压缩机，过5分钟再关闭供水阀门。 1) 空气环境温度ta＝ ℃ 2) 蒸发器热量计算： 6) 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），并结合观察到的氟利昂的状态变化描述整个循环过程。实验原理依据能量守恒原理在能量守恒原理基础上建立的热传导系数基本方程能量守恒，管外工质与管壁的换热量与管壁的对流换热量 (1) mw=ρwVw (2) Ao=πdoL (3) 式中Q为水侧换热量，W；mw通过水的质量流量，kg/s；ρw水的密度，kg/m3；Vw通过水体积流量，m3/s；Cp,w水的定压比热，J/(kg ·℃)；△w为水进出口温差，℃。K传热系数，W/(m2·℃)；△m为对数平均温差，℃；管外侧换热面积，m2；do换热管外径，m；L换热管长度，m由() (2) (3)三式可导出传热系数的计算表达式如下 (4) 式中 (5) (6) 式中o为热水出口温度，℃；in为热水口温度，℃；，℃； 将()、()代入()中整理可得到传热系数的计算表达式如下