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空調(diào)制冷換熱綜合實(shí)驗(yàn)說明書
一、實(shí)驗(yàn)裝置概述
本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是我廠首創(chuàng)高效低耗的熱泵型空調(diào)及制冷換熱實(shí)驗(yàn)裝置。功能齊全、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、無噪聲、結(jié)構(gòu)新穎。它由制冷循環(huán)，水循環(huán)和空氣換熱系統(tǒng)所組成，可進(jìn)行直流式空調(diào)過程演示實(shí)驗(yàn)，制冷壓縮機(jī)性能實(shí)驗(yàn)和表冷器、換熱器性能實(shí)驗(yàn)。
二、實(shí)驗(yàn)操作
一、直流空調(diào)過程演示實(shí)驗(yàn)：
（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?span lang="EN-US">1、演示直流式空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程
2、熟悉空氣參數(shù)的調(diào)節(jié)方法
3、掌握表冷器冷卻能力的測(cè)定方法
4、進(jìn)行熱工測(cè)量及計(jì)算的訓(xùn)練。
（二）實(shí)驗(yàn)原理：直流空調(diào)實(shí)驗(yàn)可分夏季空氣處理狀態(tài)及冬季空氣處理狀態(tài)實(shí)驗(yàn)。
1.夏季處理過程：新風(fēng)由調(diào)節(jié)門、低噪音風(fēng)機(jī)進(jìn)入風(fēng)道，經(jīng)過表冷器冷卻去濕達(dá)到機(jī)器露點(diǎn)后，再經(jīng)過再加熱器加熱至所需送風(fēng)狀態(tài)達(dá)到空調(diào)段，在空調(diào)段吸熱吸濕后排出。
2.冬季處理過程：新風(fēng)由調(diào)節(jié)門、低噪音風(fēng)機(jī)進(jìn)入風(fēng)道，在預(yù)加熱段對(duì)空氣進(jìn)行等濕加熱，通過加濕器對(duì)空氣絕熱加濕，再經(jīng)過再加熱器或換熱器加熱至所需送風(fēng)狀態(tài)達(dá)到空調(diào)段，在空調(diào)段放熱后排出。對(duì)空氣參數(shù)的測(cè)定是在具有代表性的通道斷面上設(shè)置干、濕球熱電偶溫度計(jì)，分別測(cè)定斷面上的干球溫度和濕球溫度。
本實(shí)驗(yàn)可對(duì)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(yàn)中，制冷壓縮機(jī)組通過板式換熱器對(duì)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)，可參見制冷壓縮機(jī)的實(shí)驗(yàn)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(jì)算表冷器的冷卻能力。
（三）、操作步驟
1、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，利用風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量。
2、啟動(dòng)加濕器（注意：不得在無水的情況下給加濕器加電）。
3、啟動(dòng)水泵Ⅰ、水泵Ⅱ，調(diào)節(jié)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(yàn)時(shí)出現(xiàn)凍結(jié)則應(yīng)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(jì)水箱
4、啟動(dòng)壓縮機(jī)，接通四通閥，制冷劑的流程如下：壓縮機(jī)四通閥板換Ⅱ單向閥儲(chǔ)液罐干燥過濾器膨脹閥板換Ⅰ四通閥壓縮機(jī)
5、觀察排氣壓力在1.9MPa，吸氣壓力在0.5MPa左右。
6、啟動(dòng)預(yù)加熱器和再加熱器，改變功率大小 可調(diào)節(jié)空氣系數(shù)的送風(fēng)溫度和相對(duì)濕度。電加熱器每組設(shè)為0～0.8KW可調(diào)。
7、待溫度穩(wěn)定后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。
8、實(shí)驗(yàn)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(jī)。
注意：實(shí)驗(yàn)前先通過風(fēng)道后面小窗給濕球溫度計(jì)小杯中加滿水。
（四）數(shù)據(jù)處理
1、空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量：
（Kg/s）
式中： ΔP—孔板前后壓差 （Pa）
α—孔板流量系數(shù)。取0.7056
A—孔板截面積 A=0.00785m2
ρ—該測(cè)點(diǎn)空氣密度（kg / m3）
2、表冷器性能測(cè)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(cè)阻力由表冷器前后端靜壓點(diǎn)測(cè)量。
h=nK
式中：n——斜管微壓計(jì)讀值；（m）
K——微壓計(jì)常數(shù)因子；
冷凍水側(cè)阻力由進(jìn)、出水端靜壓點(diǎn)測(cè)量。
3、預(yù)加熱器和再加熱器加熱量計(jì)算：
Q=IU/1000（KW）
式中：I——電流表讀值（A）；
U——電壓表讀值（V）。
4、計(jì)算空氣在處理過程所獲熱量：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程：
在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行直流空調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)因冷卻水溫度過高而引起排氣壓力增高至2MPa時(shí)，應(yīng)停止壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行如下操作：拉開水箱上部中間拉板，并調(diào)整兩邊水槽排水孔，對(duì)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(yàn)。
二、制冷壓縮機(jī)性能實(shí)驗(yàn)
（ 一）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1 、加深了解制冷壓縮機(jī)性能原理。
2 、學(xué)習(xí)測(cè)定制冷壓縮機(jī)性能的方法。
3 、通過對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行的實(shí)際操作，分析影響壓縮機(jī)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(jī)實(shí)驗(yàn)原理。
（ 二）、實(shí)驗(yàn)原理：
本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是采用液體載冷劑循環(huán)法來測(cè)定冷量，這種方法對(duì)中小型單級(jí)壓縮機(jī)來說是比較簡(jiǎn)單有效的，實(shí)際采用較多。實(shí)驗(yàn)中，由于壓縮機(jī)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(chǔ)液器，從儲(chǔ)液器出來的制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節(jié)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，被壓縮機(jī)吸收，完成制冷循環(huán)。同時(shí)由于通過冷凝器后的冷卻水溫度上升達(dá)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(jì)風(fēng)道中空氣側(cè)的進(jìn)出干球溫度的測(cè)讀，可計(jì)算換熱器的換熱量及傳熱系數(shù)計(jì)算。
壓縮機(jī)的排氣壓力可通過改變冷凝器（板式換熱器Ⅰ）的冷水量來改變。吸氣壓力可通過供給蒸發(fā)器的（板式換熱器Ⅱ）的載冷劑流量來改變。
排氣溫度、吸氣溫度、過冷溫度、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，均可通過熱電偶測(cè)量，轉(zhuǎn)換開關(guān)切換連接，測(cè)溫表讀出。
（三）、操作步驟及工況調(diào)節(jié)
1、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，利用風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)風(fēng)量。
2、啟動(dòng)水泵Ⅰ、水泵Ⅱ，調(diào)節(jié)水流量使板換Ⅱ水流量在200L/h；（如實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)凍結(jié)則應(yīng)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(jì)換熱器（表冷器）水箱； = 2 \* GB3 ②水泵Ⅱ板換Ⅱ流量計(jì)水箱
3、啟動(dòng)壓縮機(jī)，觀察排氣壓力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(jī)四通閥板換Ⅰ單向閥儲(chǔ)液罐干燥過濾器膨脹閥板換Ⅱ四通閥壓縮機(jī)
5、待工況穩(wěn)定后即可進(jìn)行測(cè)試。為提高測(cè)試穩(wěn)定性，可每隔五分鐘讀一次數(shù)據(jù)，取其中三次的數(shù)據(jù)平均值作為測(cè)試結(jié)果。
6、實(shí)驗(yàn)完畢后關(guān)閉壓縮機(jī)，10分鐘后停止風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。
四、數(shù)據(jù)處理
1、壓縮機(jī)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(guī)定吸氣溫度，吸氣壓力下制冷劑蒸汽的焓值 （kj/kg）
i 7—在規(guī)定過冷溫度下節(jié)流閥前液體制冷劑的焓值（kj/kg）
i 1″—在實(shí)驗(yàn)條件下，離開蒸蒸發(fā)器制冷劑蒸汽的焓值（kj/kg）
i 6″—在實(shí)驗(yàn)條件下，節(jié)流閥前液體制冷劑的焓值（kj/kg）
V 1 —在規(guī)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(jī)可以認(rèn)為：
i1 = i7 if = i6 v1 = Q = Q0
壓縮機(jī)軸功率 ：
P=UIη 1/1000(kw)
式中：U—電壓表指示線電壓；（V）
I —電流表指示電流；（A）
η 1 —壓縮機(jī)電機(jī)效率；(0.9)
3、制冷系數(shù) ：
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(cè)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(shù)：
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(yàn)臺(tái)為2.96m2
4、換熱器空氣側(cè)阻力由換熱器前后端靜壓點(diǎn)測(cè)量。
H=nK
式中：n——斜管微壓計(jì)讀值；（m）
K——微壓計(jì)常數(shù)因子；
5、熱媒水側(cè)阻力由進(jìn)、出水端靜壓點(diǎn)測(cè)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(jī)性能的因素。
7、繪制壓縮機(jī)性能曲線。
四、設(shè)備維修與保養(yǎng)
1、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后切斷總電源。
2、在低溫下存放應(yīng)放凈水箱、表冷器、加濕器及水管路中積水。
3、發(fā)現(xiàn)制冷能力下降，應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充工質(zhì)R22。
