製冷迴圈效能係數測定

2022-10-08 17:45:08 字數 2080 閱讀 7314

一.實驗目的

掌握製冷迴圈的工作原理及測定系統迴圈工作引數和求取效能係數(即製冷係數)ε的方法,進一步體會熱力學第一定律能量守恆與轉化規律和熱力學第二定律方向性規律在工程上的應用。掌握工質物性圖表的應用,了解實驗測試儀表的使用方法。

二.實驗原理

圖2-1為本實驗系統的示意圖。

圖2-1 製冷迴圈效能係數ε實驗系統示意圖

對於製冷迴圈的經濟性指標,可以通過製冷工質吸收的熱量qo (即製冷量)和迴圈耗功量w的比值(製冷係數)ε來衡量:

ε=qo / w = qo / w

本實驗系統中採用的製冷工質是氟利昂22(**r22),r22的化學穩定性和熱穩定性均很高,特別是在沒有水份存在的情況下,在200℃以下與一般金屬不起反應。在水存在時,僅與鹼緩慢起作用。但在高溫下會發生裂解。

r-22 是一種低溫製冷劑,可得到-80℃的製冷溫度。它在蒸發盤管中吸熱蒸發,使管外蒸氣氟利昂11(r11),又稱第二製冷劑冷凝無色液體或氣體;熔點—111℃,沸點23.7℃,化學穩定性好。

為使製冷過程持續不斷地進行, r11被r22帶走的熱量由電加熱器不斷加熱補充,使冷凝的r11汽化。系統工況達到穩定時,r22加熱汽化量與r11冷卻凝結量相等,測得的電加熱功率n即為r22帶走的熱量qo,亦即系統的製冷量qo,即qo=n。該加熱汽化與冷卻凝結過程在本實驗系統中的量熱器中完成。

r22和r11組合在一起是因為電阻大了,散熱快.

對於理想迴圈,壓縮機壓縮過程為等熵壓縮過程(如圖5-2中1-2s所示),製冷迴圈中壓縮機的理論耗功量為wo,若r22流量為qm(kg/s),可以求出:

(kw)

製冷量為:

(kw)

式中:下標1和2s分別為壓縮機進出口的狀態點,h為焓值(kj/kg)。

實際迴圈中,壓縮機絕熱壓縮過程存在著各種不可逆因素,如摩擦等,因此並不是乙個等熵過程,實際絕熱耗功量wi為:

kw)式中:下標2為壓縮機出口的實際狀態點。

從以上表示式可知,要計算迴圈耗功量和製冷量,必須確定工質在各狀態點的焓值,同時測得迴圈中工質r22的流量qm。

理想製冷迴圈的製冷係數為:

實際製冷迴圈的製冷效能係數ε為:

點1狀態由測得的壓縮機吸氣壓力p1和吸氣溫度t1確定,點2狀態由測得的壓縮機排氣壓力p2』 和排氣溫度t2』 確定,點3狀態由p2』和冷凝器出口溫度確定;流量由質量流量計測得。

如果不安裝質量流量計,工質r22流量也可以由熱平衡方程求出。在確定點1和點2的狀態的條件下,單位工質的製冷量

kj/kg)

測得的量熱器的電加熱功率為n(kw),則

kw)從而可以計算出r22工質的流量:

kg/s)

理想製冷迴圈的製冷係數ε0為:

實際製冷迴圈的製冷效能係數ε為:

三.待測物理量及所用儀表

四.實驗步驟

1.開啟冷卻水系統:①開啟冷卻水迴路的各個閥門,使冷卻水路通暢;②接通冷卻塔的風機電源,然後開啟迴圈水幫浦,使冷卻水系統開始迴圈。

2.接通壓縮機的電源,以及電加熱器的開關。電加熱器的加熱功率先按給定的製冷工況估算乙個製冷量後設定。

3.觀察壓縮機的吸氣溫度,使之在對應壓力下有一定的過熱度,通過調節電加熱器的功率來調節壓縮機的吸氣溫度,經過調整後,可以使壓縮機運轉工況達到規定要求,並且穩定運轉半小時左右,隨後記錄實驗資料;

4.在不同蒸發壓力下,通過改變節流閥的開啟度和加熱功率來調節製冷量,可以做微量調節,得到不同蒸發壓力下的實驗資料。調節過程中應要求確保壓縮機的吸氣溫度有一定的過熱度,但過熱度不宜過大。

5.實驗結束後,依次關閉電加熱器電源,壓縮機電源,迴圈水幫浦和風機電源,再關閉冷卻水的進口閥門和出口閥門,並且整理好實驗儀器。

五.實驗資料記錄與處理

1. 將實驗資料記錄在下面的**中;

2. 實驗資料處理:

根椐實驗測得的資料,計算不同蒸發壓力下的迴圈製冷係數ε數值,填入上面的**中。

六.實驗討論

1.影響製冷係數ε的因素有哪些?

1.不同製冷量的製冷係數ε是否一定不同?

節流閥前液體的過冷度大小對製冷量和製冷係數ε結果的影響如何?

2, 能加入說明製冷工質的性質:r22用於空調工況,r11呢?它們的沸點一樣嗎?

所以論述一下為什麼把它們組合在一起?這篇文稿就很有特色了。上網查一下。

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