制冷循环性能系数ε测定 4.3

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1、制冷循环性能系数ε测定一．实验目的掌握制冷循环的工作原理及测定系统循环工作参数和求取性能系数（即制冷系数）ε的方法，进一步体会热力学第一定律能量守恒与转化规律和热力学第二定律方向性规律在工程上的应用。掌握工质物性图表的应用，了解实验测试仪表的使用方法。二．实验原理图2-1为本实验系统的示意图。图2-1制冷循环性能系数ε实验系统示意图对于制冷循环的经济性指标，可以通过制冷工质吸收的热量Qo（即制冷量）和循环耗功量W的比值（制冷系数）ε来衡量：ε＝Qo/W=qo/w本实验系统中采用的制冷工质是氟利昂22（代码R22）

2、，R22的化学稳定性和热稳定性均很高，特别是在没有水份存在的情况下，在200℃以下与一般金属不起反应。在水存在时，仅与碱缓慢起作用。但在高温下会发生裂解。R-22是一种低温制冷剂，可得到-80℃的制冷温度。它在蒸发盘管中吸热蒸发，使管外蒸气氟利昂11（R11），又称第二制冷剂冷凝无色液体或气体；熔点—111℃，沸点23.7℃,化学稳定性好。为使制冷过程持续不断地进行，R11被R22带走的热量由电加热器不断加热补充，使冷凝的R11汽化。系统工况达到稳定时，R22加热汽化量与R11冷却凝结量相等，测得的电加热功率N即

3、为R22带走的热量Qo，亦即系统的制冷量Qo，即Qo＝N。该加热汽化与冷却凝结过程在本实验系统中的量热器中完成。R22和R11组合在一起是因为电阻大了,散热快.对于理想循环，压缩机压缩过程为等熵压缩过程(如图5-2中1-2s所示)，制冷循环中压缩机的理论耗功量为Wo，若R22流量为qm(kg/s)，可以求出：（kW）制冷量为：（kW）式中：下标1和2s分别为压缩机进出口的状态点，h为焓值（kJ/kg）。实际循环中，压缩机绝热压缩过程存在着各种不可逆因素，如摩擦等，因此并不是一个等熵过程，实际绝热耗功量Wi为：（k

4、W）式中：下标2为压缩机出口的实际状态点。从以上表达式可知，要计算循环耗功量和制冷量，必须确定工质在各状态点的焓值，同时测得循环中工质R22的流量qm。理想制冷循环的制冷系数为：实际制冷循环的制冷性能系数ε为：点1状态由测得的压缩机吸气压力P1和吸气温度t1确定，点2状态由测得的压缩机排气压力P2’和排气温度t2’确定，点3状态由P2’和冷凝器出口温度确定；流量由质量流量计测得。如果不安装质量流量计，工质R22流量也可以由热平衡方程求出。在确定点1和点2的状态的条件下，单位工质的制冷量（kJ/kg）测得的量热器的

5、电加热功率为N（kW），则（kW）从而可以计算出R22工质的流量：（kg/s）理想制冷循环的制冷系数ε0为：实际制冷循环的制冷性能系数ε为：三．待测物理量及所用仪表待测物理量所用测试仪表大气参数干球温度（℃）干湿球温度计湿球温度（℃）大气压力（Pa）盒式大气压力表各状态点参数点1压缩机的吸气压力P1（Pa）　1151压力变送器压缩机的吸气温度t1（℃）WTP100温度变送器点2压缩机的排气压力P2’（Pa）　1151压力变送器压缩机的排气温度t2’（℃）WTP100温度变送器点3节流阀前温度t3（℃）WTP100

6、温度变送器R22流量质量流量(kg/s)MFM1081K-12S质量流量计量热器筒内R11温度(（℃）WTP100温度变送器电加热功率（kW）　功率变送器 四．实验步骤1.打开冷却水系统：①打开冷却水回路的各个阀门，使冷却水路通畅；②接通冷却塔的风机电源，然后开启循环水泵，使冷却水系统开始循环。2.接通压缩机的电源，以及电加热器的开关。电加热器的加热功率先按给定的制冷工况估算一个制冷量后设定。3.观察压缩机的吸气温度，使之在对应压力下有一定的过热度，通过调节电加热器的功率来调节压缩机的吸气温度，经过调整后，可以使

7、压缩机运转工况达到规定要求，并且稳定运转半小时左右，随后记录实验数据；4.在不同蒸发压力下，通过改变节流阀的开启度和加热功率来调节制冷量，可以做微量调节，得到不同蒸发压力下的实验数据。调节过程中应要求确保压缩机的吸气温度有一定的过热度，但过热度不宜过大。5.实验结束后，依次关闭电加热器电源，压缩机电源，循环水泵和风机电源，再关闭冷却水的进口阀门和出口阀门，并且整理好实验仪器。 五．实验数据记录与处理1.将实验数据记录在下面的表格中；测试时间大气参数吸气参数排气参数(调节)节流阀前温度(℃)质量流量(kg/s)电加

8、热功率(kW)制冷系数ε温度(℃)压力(Pa)压力(Pa)温度(℃)压力(MPa)温度(℃)                                                       2.实验数据处理：根椐实验测得的数据，计算不同蒸发压力下的循环制冷系数ε数值，填入上面的表格中。六．实验讨论1．影响制冷系数ε的因素有哪些？1．不同制冷量的制冷系数ε是否一