THPYSJ1 型制冷压缩机性能测试实验指导书.docx
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THPYSJ1型制冷压缩机性能测试实验指导书
本科生实验指导书
THPYSJ-1型制冷压缩机性能测试实验装置
戴源德编
南昌大学机电学院热能与动力工程研究所
2013年10月10日
实验目的和要求
1．了解单级蒸汽压缩制冷机实验系统和制冷机的运行操作
2．掌握小型单级制冷压缩机主要性能参数的测试和仪表的使用
3．了解国际标准GB/T5773-2004容积式制冷压缩机性能实验方法
4．掌握制冷压缩机的工况分析和实验数据整理方法
5．初步掌握实验工况的有关规定
一、实验装置的组成
本实验装置按照国际标准GB/T5773-2004容积式制冷压缩机性能实验方法建立。
以“蒸发器液体载冷剂循环法”为主要测量，以“水冷冷凝器量热器法”作为辅助测量。
实验装置流程如图所示：
实验装置主要由被测压缩机、卧式壳管式冷凝器、冷却塔、视液镜、干燥过滤器、手动节流阀、储液器、干式蒸发器、加热器和水箱等组成。
二、制冷压缩机的实验项目和实验的有关规定
1．实验项目
单级制冷压缩机性能实验主要是测试下列性能指标：
（1）单级制冷压缩机的制冷量：
由实验间接测得的流经压缩机的制冷剂质量流量乘以压缩机吸气口的制冷剂比焓与排气口压力对应的膨胀阀前制冷剂液体比焓的差之值。
（2）输入功率：
开启式压缩机为输入压缩机的轴功率，封闭式（包括半封闭和全封闭式）为压缩机输入功率。
（3）单位功率制冷量：
制冷量与输入功率的比值。
2．实验规定
（1）压缩机性能实验包括主要实验和校核实验，二者应同时进行测量。
（2）校核实验和主要实验的结果，制冷量之间的偏差应在±4%以内，并且以主要实验的测量结果为计算依据。
（3）压缩机实验时，系统应达到热平衡状态，实验时间一般不超过1.5小时。
测量数据的记录应在工况稳定各点参数在一定范围内变化半小时后，每隔20分钟测量一次，直至连续四次的测量数据都符合表1的规定为止，第一次测量到第四次测量记录的时间称为实验周期，在该周期内允许对压力、温度和流量作微小的调节。
（4）加热介质的进、出口温差在标定或实验时，均应不小于6℃。
表1实验参数允许偏差
实验
参数
第一个测量值与规定值间的最大允许偏差
测量值的任一个读数相对于平均值的最大允许偏差
吸气压力
±1.0%
±0.5%
排气压力
±1.0%
±0.5%
吸气温度
±3.0%
±1.0%
电压
±3.0%
±1.0%
频率
±2.0%
±1.0%
三、实验的主要操作方法
1．实验步骤：
在教师的指导下，熟悉实验系统和各测试点的测量仪表。
（1）水箱灌好适量自来水（水位必须满过加热器）。
（2）冷却塔灌好适量自来水（水位必须满过出水口）。
（3）合上控制屏左侧的空气开关，接通总电源。
（4）检测各测温点的温度，检查它们是否正常工作。
（5）打开冷却水泵、冷冻水泵电源开关及水流流量阀门，使水泵运转并向冷凝器、蒸发器供水。
（6）打开冷却塔风机电源，冷却塔风机工作。
（7）检查各手阀是否处于全开状态、节流阀是否处于微开状态。
（8）打开压缩机电源开关，压缩机工作，若发现异常情况如电流过大，或者有异常声音，应立即停机过三分钟后再启动。
（9）工况调节，各种工况的控制参数由指导老师给出（见实验工况）。
（10）实验工况稳定半小时后，开始记录，每隔20分钟进行一次测试记录，共四次。
（11）实验结束，切断压缩机电源，压缩机停止运转。
（12）5分钟后关闭水泵、冷却塔风机电源。
（13）切断总电源。
2．实验工况
实验工况的稳定与否，是关系到测试数据是否准确的关键问题，工况稳定的标志是主要的测试参数都不随时间而变化。
调节时需要特别地耐心、细致。
实际实验中是根据吸气压力来确定蒸发温度的，同样，冷凝温度是摄据排气压力来确定。
控制吸气压力、排气压力，就等于控制蒸发温度和冷凝温度，如果吸气温度也达到稳定，表明制冷量也达到稳定。
调节时需要调整蒸发器水箱中加热器功率、制冷剂的流量、冷却水流量。
改变其中任何一项，对三个参数均有不同程度的影响，调节时需统筹考虑。
蒸发温度、冷凝温度和吸气温度三个参数不随时间而变化，也就是压缩机的吸气压力、排气压力和吸气温度要达到动态平衡，影响它们变化的主要因素：
（1）吸气压力（蒸发器进口温度）：
主要调节节流阀控制制冷剂流量
（2）排气压力（冷凝器出口温度）：
主要调节冷却水的流量
（3）吸气温度：
主要调节电加热功率
上述三项中，任何一项发生变化，对蒸发温度、冷凝温度和吸气温度三个参数都有影响，影响程度可能不一样，下表可作参考，重要的还是在实际操作中积累经验。
名称
排气压力
吸气压力
吸气温度
加热
功率
增大
减小
调节阀
开度
增大
减小
冷却水
流量
增大
减小
蒸发器水箱中加热量的调节主要是根据吸气温度和吸气压力来考虑，相对来说加热量的改变对吸气温度和吸气压力都有影响。
制冷剂流量的改变对吸气温度和吸气压力也都有影响，但吸气压力变化反应比较快，而吸气温度变化反应要慢得多。
3．实验记录及数据整理
（1）按测试数据记录表要求逐项记录
（2）测量读数要准确
（3）各记录数据按平均值计算
四、主测制冷量计算（蒸发器液体载冷剂循环法）
1．制冷剂流量计算：
（Kg/s）
其中：
C－冷却水比热容 （淡水的比热容：
4.186） KJ/Kg·℃
MW－冷却水流量 Kg/s
t1－蒸发器进水温度 ℃
t2－蒸发器出水温度 ℃
F1－蒸发器的漏热系数（F1＝5.06W/℃）
ta－环境温度 ℃
tc－蒸发器的平均表面温度（蒸发温度）℃
hg2－制冷剂在蒸发器出口的焓值 KJ/Kg
hf2－节流阀前制冷剂液体的焓值 KJ/Kg
2．制冷量的计算：
（KW）
其中：
M1－制冷剂质量流量 Kg/s
hg1－在规定的基本工况下，制冷剂在压缩机进口处的焓值 KJ/Kg
hf1－与基本实验工况所规定的压缩机排气压力相对应的饱和温度（或露点温度）下的制冷剂液体比焓 KJ/Kg
V1－实际进气状态的制冷剂蒸汽比容 M3/Kg
Vg1－标准规定工况的制冷剂蒸汽比容 M3/Kg
五、辅测制冷剂计算（水冷冷凝器热平衡法）
1．制冷剂流量的计算：
（Kg/s）
其中：
C－冷却水比热容 （淡水的比热容：
4.186） KJ/Kg·℃
MW－冷凝器冷却水流量 Kg/s
t1－冷凝器进水温度 ℃
t2－冷凝器出水温度 ℃
F2－冷凝器的漏热系数（F2＝9.8W/℃）
tK－冷凝温度 ℃
ta－环境温度 ℃
hg3－制冷剂进冷凝器气体的焓值 KJ/Kg
hf3－制冷剂出冷凝器液体的焓值 KJ/Kg
2．制冷量的计算：
（KW）
其中：
M2－制冷剂质量流量 Kg/s
hg1－在规定的基本工况下，制冷剂在压缩机进口处的焓值 KJ/Kg
hf1－与基本实验工况所规定的压缩机排气压力相对应的饱和温度（或露点温度）下的制冷剂液体比焓 KJ/Kg
V1－实际进气状态的制冷剂蒸汽比容 M3/Kg
Vg1－标准规定工况的制冷剂蒸汽比容 M3/Kg
六、主、辅测相对误差
七、制冷效率（能效比）
其中：
Q1－主测制冷量 KW
W2－压缩机输入功率 K
八、分析与讨论
1．压缩机停机后，为什么要过三分钟后才能重新启动？
2．分析实验结果，讨论影响制冷机性能的因素。
测试数据记录表
班级代号姓名实验日期
测试参数
单位
1
2
3
平均
吸气压力
Mpa
排气压力
Mpa
环境温度
℃
压缩机吸气温度
℃
压缩机排气温度
℃
冷凝器出口温度
℃
蒸发器进口温度
℃
冷凝器进水温度
℃
冷凝器出水温度
℃
蒸发器进水温度
℃
蒸发器出水温度
℃
冷凝器冷却水流量
Kg/s
蒸发器冷却水流量
Kg/s
压缩机输入功率
W
加热器输入功率
W
实验数据整理结果
项目名称
单位
1
2
3
平均
制冷剂流量（主）
Kg/s
制冷剂流量（辅）
Kg/s
主测制冷量
KW
辅测制冷量
KW
主、辅测相对误差
%
制冷效率
R22饱和液体与饱和气体物性表
温度
t（℃）
绝对压力
p（Mpa）
密度
（kg/m3）
比容
（m3/kg）
比焓
h（kJ/kg）
比熵
s[kJ/（kg·℃）]
质量比热cp
[kJ/（kg·℃）]
液体
气体
液体
气体
液体
气体
液体
气体
-100.0
-90.00
-80.00
-70.00
-60.00
0.00201
0.00481
0.01037
0.02047
0.03750
1571.3
1544.9
1518.2
1491.2
1463.7
8.2660
3.6448
1.7782
0.94342
0.53680
90.71
101.32
111.94
122.58
133.27
358.97
363.85
368.77
373.70
378.59
0.5050
0.5646
0.6210
0.6747
0.7260
2.0543
1.9980
1.9508
1.9108
1.8770
1.061
1.061
1.062
1.065
1.071
0.497
0.512
0.528
0.545
0.564
-50.00
-48.00
-46.00
-44.00
-42.00
0.06453
0.07145
0.07894
0.08705
0.09580
1435.6
1429.9
1424.2
1418.4
1412.6
0.32385
0.29453
0.26837
0.24498
0.22402
144.03
146.19
148.36
150.53
152.70
383.42
384.37
385.32
386.26
387.20
0.7752
0.7849
0.7944
0.8039
0.8134
1.8480
1.8428
1.8376
1.8327
1.8278
1.079
1.081
1.083
1.086
1.088
0.585
0.589
0.594
0.599
0.603
-40.81b
-40.00
-38.00
-36.00
-34.00
0.10132
0.10523
0.11538
0.12628
0.13797
1409.2
1406.8
1401.0
1395.1
1389.1
0.21260
0.20521
0.18829
0.17304
0.15927
154.00
154.89
157.07
159.27
161.47
387.75
388.13
389.06
389.97
390.89
0.8189
0.8227
0.8320
0.8413
0.8505
1.8250
1.8231
1.8186
1.8141
1.8098
1.090
1.091
1.093
1.096
1.099
0.606
0.608
0.613
0.619
0.624
-32.00
-30.00
-28.00
-26.00
-24.00
0.15050
0.16389
0.17819
0.19344
0.20968
1383.2
1377.2
1371.1
1365.0
1358.9
0.14682
0.13553
0.12528
0.11597
0.10749
163.67
165.88
168.10
170.33
172.56
391.79
392.69
393.58
394.47
395.34
0.8596
0.8687
0.8778
0.8868
0.8957
1.8056
1.8015
1.7975
1.7937
1.7899
1.102
1.105
1.108
1.112
1.115
0.629
0.635
0.641
0.646
0.653
-22.00
-20.00
-18.00
-16.00
-14.00
0.22696
0.24531
0.26479
0.28543
0.30728
1352.7
1346.5
1340.3
1334.0
1327.6
0.09975
0.09268
0.08621
0.08029
0.07485
174.80
177.04
179.30
181.56
183.83
396.21
397.06
397.91
398.75
399.57
0.9046
0.9135
0.9223
0.9331
0.9398
1.7862
1.7826
1.7791
1.7757
1.7723
1.119
1.123
1.127
1.131
1.135
0.659
0.665
0.672
0.678
0.685
-12.00
-10.00
-8.00
-6.00
-4.00
0.33038
0.35479
0.38054
0.40769
0.43628
1321.2
1314.7
1308.2
1301.6
1295.0
0.06986
0.06527
0.06103
0.05713
0.05352
186.11
188.40
190.70
193.01
195.33
400.39
401.20
401.99
402.77
403.55
0.9485
0.9572
0.9658
0.9744
0.9830
1.7690
1.7658
1.7627
1.7596
1.7566
1.139
1.144
1.149
1.154
1.159
0.692
0.699
0.707
0.715
0.722
-2.00
0.00
2.00
4.00
6.00
0.46626
0.49799
0.53120
0.56605
0.60259
1288.3
1281.5
1274.7
1267.8
1260.8
0.05019
0.04710
0.04424
0.04159
0.03913
197.66
200.00
202.35
204.71
207.09
404.30
405.05
405.78
406.50
407.20
0.9915
1.0000
1.0085
1.0169
1.0254
1.7536
1.7507
1.7478
1.7450
1.7422
1.164
1.169
1.175
1.181
1.187
0.731
0.739
0.748
0.757
0.766
温度
t（℃）
绝对压力
p（Mpa）
密度
（kg/m3）
比容
（m3/kg）
比焓
h（kJ/kg）
比熵
s[kJ/（kg·℃）]
质量比热cp
[kJ/（kg·℃）]
液体
气体
液体
气体
液体
液体
气体
液体
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0.64088
0.68095
0.72286
0.76668
0.81244
1253.8
1246.7
1239.5
1232.2
1224.9
0.03683
0.03470
0.03271
0.03086
0.02912
209.47
211.87
214.28
216.70
219.14
407.89
408.56
409.21
409.85
410.47
1.0338
1.0422
1.0505
1.0589
1.0672
1.7395
1.7368
1.7341
1.7315
1.7289
1.193
1.199
1.206
1.213
1.220
0.775
0.785
0.795
0.806
0.817
18.00
20.00
22.00
24.00
26.00
0.86020
0.91002
0.96195
1.0160
1.0724
1217.4
1209.9
1202.3
1194.6
1186.7
0.02750
0.02599
0.02457
0.02324
0.02199
221.59
224.06
226.54
229.04
231.55
411.07
411.66
412.22
412.77
413.29
1.0755
1.0838
1.0921
1.1004
1.1086
1.7263
1.7238
1.7212
1.7187
1.7162
1.228
1.236
1.244
1.252
1.261
0.828
0.840
0.853
0.866
0.879
28.00
30.00
32.00
34.00
36.00
1.1309
1.1919
1.2552
1.3210
1.3892
1178.8
1170.7
1162.6
1154.3
1145.8
0.02082
0.01972
0.01869
0.01771
0.01679
234.08
236.62
239.19
241.77
244.38
413.79
414.26
414.71
415.14
415.54
1.1169
1.1252
1.1334
1.1417
1.1499
1.7136
1.7111
1.7086
1.7061
1.7036
1.271
1.281
1.291
1.302
1.314
0.893
0.908
0.924
0.940
0.957
38.00
40.00
42.00
44.00
46.00
1.4601
1.5336
1.6098
1.6887
1.7704
1137.3
1128.5
1119.6
1110.6
1101.4
0.01593
0.01511
0.01433
0.01360
0.01291
247.00
249.65
252.32
255.01
257.73
415.91
416.25
416.55
416.83
417.07
1.1582
1.1665
1.1747
1.1830
1.1913
1.7010
1.6985
1.6959
1.6933
1.6906
1.326
1.339
1.353
1.368
1.384
0.967
0.995
1.015
1.037
1.061
48.00
50.00
52.00
54.00
56.00
1.8551
1.9427
2.0333
2.1270
2.2239
1091.9
1082.3
1072.4
1062.3
1052.0
0.01226
0.01163
0.01104
0.01048
0.00995
260.47
263.25
266.05
268.89
271.76
417.27
417.44
417.56
417.63
417.66
1.1997
1.2080
1.2164
1.2248
1.2333
1.6879
1.6852
1.6824
1.6795
1.6766
1.401
1.419
1.439
1.461
1.485
1.086
1.113
1.142
1.173
1.208
58.00
60.00
65.00
70.00
75.00
2.3240
2.4275
2.7012
2.9974
3.3177
1041.3
1030.4
1001.4
969.7
934.4
0.00944
0.00896
0.00785
0.00685
0.00595
274.66
277.61
285.18
293.10
301.46
417.63
417.55
417.06
416.09
414.49
1.2418
1.2504
1.2722
1.2945
1.3177
1.6736
1.6705
1.6622
1.6529
1.6424
1.511
1.539
1.626
1.743
1.913
1.246
1.287
1.413
1.584
1.832
80.00
85.00
90.00
95.00
96.15c
3.6638
4.0378
4.4423
4.8824
4.9900
893.7
844.8
780.1
662.9
523.8
0.00512
0.00434
0.00356
0.00262
0.00191
310.44
320.28
332.09
349.56
366.90
412.01
408.19
401.87
387.28
366.90
1.3423
1.3690
1.4001
1.4462
1.4927
1.6299
1.6142
1.5922
1.5486
1.4927
2.181
2.682
3.981
17.31
∞
2.231
2.984
4.975
25.29
∞
注：
b表示1个标准大气压下的沸点;c表示临界点。
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