制冷压缩机性能综合实验指导书75379

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1、华北电力大学二○○六年五月一、实验目的1、了解压缩机性能测定的原理及方法；2、了解蒸气压缩式制冷的循环流程及各组成设备；3、测定蒸气压缩式制冷循环的性能；4、理解与认识回热循环；5、比较单级蒸气压缩制冷机在实际循环中有回热与无回热性能上的差异；6、熟悉实验装置的有关仪器、仪表，掌握其操作方法。二、实验原理1、单级蒸气压缩制冷机的理论循环图1显示了压力－比焓图上单级蒸气压缩制冷机的理论循环。压缩机吸入的是以点1表示的饱和蒸气，1－2表示制冷剂在压缩机中的等熵压缩过程；2－3表示制冷剂在冷凝器中的等压放热过程，在冷却过程中制冷剂与环境介质有温差，放出过热热量，在冷凝过程中

2、制冷剂与环境介质无温差，放出比潜热，在冷却和冷凝过程中制冷剂的压力保持不变，且等于冷凝温度TK下的饱和蒸气压力PK；（）是液态再冷却放出的热量；3－4表示节流过程，制冷剂在节流过程中压力和温度都降低，且焓值保持不变，进入两相区；4－1表示制冷剂在蒸发器中的蒸发过程，制冷剂在温度T0、饱和压力P0保持不变的情况下蒸发，而被冷却物体或载冷剂的温度得以降低。图12、有回热的单级蒸气压缩制冷理论循环为了使膨胀阀前液态制冷剂的温度降得更低（即增加再冷度），以便进一步减少节流损失，同时又能保证压缩机吸入具有一定过热度的蒸气，可以采用蒸气回热循环。图3示为来自蒸发器的低温气态制冷剂

3、1，在进入压缩机前先经过一个热交换器——-13-回热器。在回热器中低温蒸气与来自冷凝器的饱和液体3进行热交换，低温蒸气1定压过热到状态1'，而温度较高的液体3被定压再冷却到状态3'，回热循环1'—2'—3—3'—4'—1—1'中，3—3'为液体的再冷却过程，过热后的蒸气温度称为过热温度，过热温度与蒸发温度之差称为过热度。根据稳定流动连续定理，流经回热器的液态制冷剂和气态制冷剂的质量流量相等。因此，在对外无热损失情况下，每公斤液态制冷剂放出的热量应等于每公斤气态制冷剂吸收的热量。也就是说，单位质量制冷剂再冷却所增加的制冷能力△q0（面积b'4'4bb'）等于单位质量气体

4、制冷剂所吸收的热量△q（面积a11'a'a）。由于有了回热器，虽然单位质量制冷能力有所增加，但是，压缩机的耗功量也增加了△w0（面积11'2'21）。因此，回热式蒸气压缩制冷循环的理论制冷系数有可能提高，也有可能降低，应具体分析。图3采用回热器的优点：（1）对于一个给定的制冷量，制冷剂流量减少。（2）在液体管路上气化的可能性减少（特别是在管路较长的情况下）。（3）在压缩机的吸气管道上，可减少吸入外界热量。（4）在压缩机吸气口消除液滴，防止失压缩。3、单级压缩蒸气制冷机的实际循环与简化后的实际循环实际循环和理论循环有许多不同之处，除了压缩机中的工作过程以外，主要还有下例

5、一些差别。（1）热交换器中存在温差，即冷却水温度T低于冷凝温度TK，且T是变化的（进口温度低，出口温度高）：载冷剂或冷却对象的温度T0，载冷剂的温度也是变化的（进口温度高，出口温度低）。（2）制冷剂流经管道及阀门时同环境介质间有热量交换，尤其是自节流阀以后，制冷剂温度降低，热量便会从环境介质传给制冷剂，导致冷量损失。-13-因为制冷机的实际循环过程很难用手算法进行热力计算。因此，在工程设计中常常是对它作一些简化。图2为简化后的实际循环过程。注：为理论循环的等熵压缩过程：为实际循环的压缩过程。简化途径是：（1）忽略冷凝器及蒸发器中的微小压力变化，即以压缩机出口的压力为冷

6、凝压力（在大型装置中，压缩机的排气管道较长，应从排气压力减去这一段管道压力损失后作为冷凝压力），以压缩机进口压力作为蒸发压力（在大型装置中尚需加上吸气管道的压力损失），同时认为冷凝温度和蒸发温度均为定值。（2）将压缩机内部过程简化为一个从吸气压力到排气压力有损失的简单压缩过程。（3）节流过程认为是等焓过程。经过简化之后，即可直接利用lgp-h图进行循环性能指标的计算。图24、实际循环与理论循环的区别实际循环区别于理论循环有如下几方面：（1）由于摩擦作用，在压缩机的排出口和膨胀阀进口之间及膨胀阀出口和压缩机吸入端之间将产生微小的压力降。（2）压缩过程即不是等熵过程也不是

7、绝热过程（压缩机通常有热量损失）。（3）离开蒸发器的蒸气通常有过热（这使膨胀阀得以自动控制，同时也改善了压缩机的性能）。（4）离开冷凝器的液体一般略有过冷（这样提高了制冷系数ε，且减少了通向膨胀阀管路上形成蒸气的可能性）。（5）循环在环境温度下运行时，可能有少量的无用热量从外界传入到循环的各个部分。-13-三、试验台简介制冷压缩机的制冷量的测试有几种方法，其中采用具有第二制冷剂的电量热器法是最精确的方法之一。具有第二制冷剂的电量热器法实验台的原理见图6-1。整个实验装置由三部分组成：1、电量热器；2、制冷系统；3、水冷却系统。-13-四、实验方法电量