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空調制冷換熱綜合實(shí)驗說(shuō)明書(shū)
一、實(shí)驗裝置概述
本實(shí)驗臺是我廠(chǎng)首創(chuàng )高效低耗的熱泵型空調及制冷換熱實(shí)驗裝置。功能齊全、結構緊湊、使用方便、無(wú)噪聲、結構新穎。它由制冷循環(huán)，水循環(huán)和空氣換熱系統所組成，可進(jìn)行直流式空調過(guò)程演示實(shí)驗，制冷壓縮機性能實(shí)驗和表冷器、換熱器性能實(shí)驗。
二、實(shí)驗操作
一、直流空調過(guò)程演示實(shí)驗：
（一）實(shí)驗目的：1、演示直流式空調系統的空氣處理過(guò)程
2、熟悉空氣參數的調節方法
3、掌握表冷器冷卻能力的測定方法
4、進(jìn)行熱工測量及計算的訓練。
（二）實(shí)驗原理：直流空調實(shí)驗可分夏季空氣處理狀態(tài)及冬季空氣處理狀態(tài)實(shí)驗。
1.夏季處理過(guò)程：新風(fēng)由調節門(mén)、低噪音風(fēng)機進(jìn)入風(fēng)道，經(jīng)過(guò)表冷器冷卻去濕達到機器露點(diǎn)后，再經(jīng)過(guò)再加熱器加熱至所需送風(fēng)狀態(tài)達到空調段，在空調段吸熱吸濕后排出。
2.冬季處理過(guò)程：新風(fēng)由調節門(mén)、低噪音風(fēng)機進(jìn)入風(fēng)道，在預加熱段對空氣進(jìn)行等濕加熱，通過(guò)加濕器對空氣絕熱加濕，再經(jīng)過(guò)再加熱器或換熱器加熱至所需送風(fēng)狀態(tài)達到空調段，在空調段放熱后排出。對空氣參數的測定是在具有代表性的通道斷面上設置干、濕球熱電偶溫度計，分別測定斷面上的干球溫度和濕球溫度。
本實(shí)驗可對空氣進(jìn)行：1.等濕加熱：電熱器或表面式熱水器處理空氣。2.冷卻處理： = 1 \* GB3 ①等濕處理：用表冷器降低空氣溫度但高于空氣露點(diǎn)溫度。 = 2 \* GB3 ②去濕冷卻處理：用表冷器降低空氣溫度使低于空氣露點(diǎn)溫度。 = 3 \* GB3 ③等溫加濕：含濕量增加，溫度近似不變。
在實(shí)驗中，制冷壓縮機組通過(guò)板式換熱器對冷凍水制冷后，由水泵將冷凍水注入表冷器與空氣進(jìn)行冷量交換來(lái)模擬夏季空氣處理狀態(tài)。模擬冬季空氣處理狀態(tài)時(shí)，可參見(jiàn)制冷壓縮機的實(shí)驗步驟。由于冷凍水在表冷器中與空氣進(jìn)行冷量交換，由此可以計算表冷器的冷卻能力。
（三）、操作步驟
1、啟動(dòng)風(fēng)機，利用風(fēng)門(mén)調節風(fēng)量。
2、啟動(dòng)加濕器（注意：不得在無(wú)水的情況下給加濕器加電）。
3、啟動(dòng)水泵Ⅰ、水泵Ⅱ，調節水流量使板換Ⅱ水流量400L/h；使板換Ⅰ水流量100L/h，（如實(shí)驗時(shí)出現凍結則應加大水流量）。水流程如下： = 1 \* GB3 ①水泵Ⅰ板換Ⅰ表冷器水箱； = 2 \* GB3 ②水泵Ⅱ板換Ⅱ流量計水箱
4、啟動(dòng)壓縮機，接通四通閥，制冷劑的流程如下：壓縮機四通閥板換Ⅱ單向閥儲液罐干燥過(guò)濾器膨脹閥板換Ⅰ四通閥壓縮機
5、觀(guān)察排氣壓力在1.9MPa，吸氣壓力在0.5MPa左右。
6、啟動(dòng)預加熱器和再加熱器，改變功率大小 可調節空氣系數的送風(fēng)溫度和相對濕度。電加熱器每組設為0～0.8KW可調。
7、待溫度穩定后進(jìn)行實(shí)驗測定。
8、實(shí)驗完畢后，關(guān)閉全部電加熱器，10分鐘后關(guān)閉水泵及風(fēng)機。
注意：實(shí)驗前先通過(guò)風(fēng)道后面小窗給濕球溫度計小杯中加滿(mǎn)水。
（四）數據處理
1、空調系統風(fēng)量：
（Kg/s）
式中： ΔP—孔板前后壓差 （Pa）
α—孔板流量系數。取0.7056
A—孔板截面積 A=0.00785m2
ρ—該測點(diǎn)空氣密度（kg / m3）
2、表冷器性能測定：
式中：h1、h2——表冷器進(jìn)、出口空氣焓值；（KJ/Kg）
由于空氣失去的熱量，實(shí)際上又是表冷器帶走的熱量，因此，表冷器的冷卻能力還可以用冷水吸收的熱量Q′來(lái)表示。
式中：Q′——冷凍水吸收的熱量；（KW）
CP——水的定壓比熱容；CP=4.19（KJ/Kg K）
TW1、TW2——冷凍水初終溫度；（℃）
W—－水流量
表冷器空氣側阻力由表冷器前后端靜壓點(diǎn)測量。
h=nK
式中：n——斜管微壓計讀值；（m）
K——微壓計常數因子；
冷凍水側阻力由進(jìn)、出水端靜壓點(diǎn)測量。
3、預加熱器和再加熱器加熱量計算：
Q=IU/1000（KW）
式中：I——電流表讀值（A）；
U——電壓表讀值（V）。
4、計算空氣在處理過(guò)程所獲熱量：Q=GΔi（kw）
式中：Δi——空氣處理前后焓差（kj/kg）
5、在i-d圖上表示空氣處理過(guò)程：
在本實(shí)驗臺上進(jìn)行直流空調實(shí)驗時(shí)，當因冷卻水溫度過(guò)高而引起排氣壓力增高至2MPa時(shí)，應停止壓縮機運轉，進(jìn)行如下操作：拉開(kāi)水箱上部中間拉板，并調整兩邊水槽排水孔，對水箱進(jìn)行混水，使兩邊水位和溫度趨于基本一致后，關(guān)閉拉板，再進(jìn)行實(shí)驗。
二、制冷壓縮機性能實(shí)驗
（ 一）、實(shí)驗目的
1 、加深了解制冷壓縮機性能原理。
2 、學(xué)習測定制冷壓縮機性能的方法。
3 、通過(guò)對壓縮機運行的實(shí)際操作，分析影響壓縮機性能的因素。
4、了解空氣換熱器的傳熱形式。
5、熟悉并分析影響換熱器性能的因素。制冷壓縮機實(shí)驗原理。
（ 二）、實(shí)驗原理：
本實(shí)驗臺是采用液體載冷劑循環(huán)法來(lái)測定冷量，這種方法對中小型單級壓縮機來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單有效的，實(shí)際采用較多。實(shí)驗中，由于壓縮機排除的制冷劑蒸汽，進(jìn)入冷凝器（板式換熱器Ⅰ）并全部冷凝為液體后進(jìn)入儲液器，從儲液器出來(lái)的制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節流后，進(jìn)入蒸發(fā)器（板式換熱器Ⅱ），蒸發(fā)器中有液體載冷劑，汽化后的制冷劑蒸汽由蒸發(fā)器出來(lái)，被壓縮機吸收，完成制冷循環(huán)。同時(shí)由于通過(guò)冷凝器后的冷卻水溫度上升達到接近50℃后進(jìn)如換熱器（表冷器），由換熱器進(jìn)、出水的溫度計風(fēng)道中空氣側的進(jìn)出干球溫度的測讀，可計算換熱器的換熱量及傳熱系數計算。
壓縮機的排氣壓力可通過(guò)改變冷凝器（板式換熱器Ⅰ）的冷水量來(lái)改變。吸氣壓力可通過(guò)供給蒸發(fā)器的（板式換熱器Ⅱ）的載冷劑流量來(lái)改變。
排氣溫度、吸氣溫度、過(guò)冷溫度、冷凝器、蒸發(fā)器進(jìn)、出口水溫，換熱器（表冷器）進(jìn)、出口水溫、空氣進(jìn)、出口溫度，均可通過(guò)熱電偶測量，轉換開(kāi)關(guān)切換連接，測溫表讀出。
（三）、操作步驟及工況調節
1、啟動(dòng)風(fēng)機，利用風(fēng)機調節門(mén)調節風(fēng)量。
2、啟動(dòng)水泵Ⅰ、水泵Ⅱ，調節水流量使板換Ⅱ水流量在200L/h；（如實(shí)驗時(shí)出現凍結則應加大水流量）。使板換Ⅰ水流量400L/h；流程如下： = 1 \* GB3 ①水泵Ⅰ板換Ⅰ流量計換熱器（表冷器）水箱； = 2 \* GB3 ②水泵Ⅱ板換Ⅱ流量計水箱
3、啟動(dòng)壓縮機，觀(guān)察排氣壓力1.8MPa，吸氣壓力0.4MPa。
4、四通閥斷電，制冷劑的流程如下： = 1 \* GB3 ①壓縮機四通閥板換Ⅰ單向閥儲液罐干燥過(guò)濾器膨脹閥板換Ⅱ四通閥壓縮機
5、待工況穩定后即可進(jìn)行測試。為提高測試穩定性，可每隔五分鐘讀一次數據，取其中三次的數據平均值作為測試結果。
6、實(shí)驗完畢后關(guān)閉壓縮機，10分鐘后停止風(fēng)機和水泵運轉。
四、數據處理
1、壓縮機制冷量：
式中：Q0—蒸發(fā)器換熱量 ；Q0=Gs.Cp（T1-T2） （kw）
T1 、T2—蒸發(fā)器載冷劑進(jìn)、出口溫度 （℃）
G S —蒸發(fā)器載冷劑流量 （kg/s）
Cp —載冷劑的定壓比熱容 Cp =4.19（KJ/Kg K ） （kjkg
i 1—在規定吸氣溫度，吸氣壓力下制冷劑蒸汽的焓值 （kj/kg）
i 7—在規定過(guò)冷溫度下節流閥前液體制冷劑的焓值（kj/kg）
i 1″—在實(shí)驗條件下，離開(kāi)蒸蒸發(fā)器制冷劑蒸汽的焓值（kj/kg）
i 6″—在實(shí)驗條件下，節流閥前液體制冷劑的焓值（kj/kg）
V 1 —在規定吸氣溫度，吸氣壓力下制冷劑蒸氣 的比容（m3/kg）
V 1′—在實(shí)際吸氣溫度，吸氣壓力下制冷劑蒸氣的比容（m3/kg）2、
在教學(xué)中，小型封閉式制冷壓縮機可以認為：
i1 = i7 if = i6 v1 = Q = Q0
壓縮機軸功率 ：
P=UIη 1/1000(kw)
式中：U—電壓表指示線(xiàn)電壓；（V）
I —電流表指示電流；（A）
η 1 —壓縮機電機效率；(0.9)
3、制冷系數 ：
4、熱平衡誤差：
式中：QK —冷凝器換熱量；
式中： Gk— 流經(jīng)冷凝器的冷卻水流量 （kg/s）
CP—水的定壓比熱 （kJ/kg . K）
t1、t2—冷凝器進(jìn)、出口水溫（℃）
5、換熱器性能測定
1、水的放熱量： Q1=CPS·GS（T1-T2） （KW）
2、空氣獲熱量：Q2=GKCPK·GS（t2-t1） （KW）
4、傳熱系數：
式中：CPS .CPK — 水的定壓比熱 CPS=4.19（VKJ/Kg K）
G S .GK — 分別為水和空氣的流量 （Kg /s）
T1、T2 —水的進(jìn)出口溫度 （℃）
twW1 、t wW2 — 熱媒水進(jìn)出水溫度 （℃）
t 1 、t 2 —空氣進(jìn)、出口干球溫度（℃）
F —換熱器Ⅰ散熱面積；本實(shí)驗臺為2.96m2
4、換熱器空氣側阻力由換熱器前后端靜壓點(diǎn)測量。
H=nK
式中：n——斜管微壓計讀值；（m）
K——微壓計常數因子；
5、熱媒水側阻力由進(jìn)、出水端靜壓點(diǎn)測量。
6、分析討論
⑴分析產(chǎn)生熱平衡誤差的原因。
⑵討論影響制冷壓縮機性能的因素。
7、繪制壓縮機性能曲線(xiàn)。
四、設備維修與保養
1、實(shí)驗結束后切斷總電源。
2、在低溫下存放應放凈水箱、表冷器、加濕器及水管路中積水。
3、發(fā)現制冷能力下降，應適當補充工質(zhì)R22。
