壓縮機性能測試試驗

1、word文檔可編輯 制冷壓縮機性能測試實驗 一、 實驗目的 通過制冷壓縮機實際運行測試實驗，使學生了解并掌握以下內(nèi)容： 1制冷壓縮機制冷量的測試方法； 2、 蒸發(fā)溫度、冷凝溫度與制冷量的關系； 3、 制冷系統(tǒng)主要運行參數(shù)及其相互之間的影響； 4、 有關測試儀器、儀表的使用方法； 5、 測試數(shù)據(jù)處理及誤差分析方法。 二、 實驗原理 1、 制冷壓縮機的性能隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化而變化，因此需要在國家標準規(guī)定 的工況下進行制冷壓縮機的性能測試。 2、 壓縮機的性能可由其工作工況的性能系數(shù) COP來衡量： COP Qo W 式中，Qo為壓縮機的制冷量； W為壓縮機輸入功率。 3、 在一個確定的工況

2、下，蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、吸氣溫度以及過冷度都是已知的。這 樣，對于單級蒸氣壓縮式制冷機來說，其循環(huán) p-h圖如圖3所示。 圖中，1點為壓縮機吸氣狀態(tài)；4-5為過冷段。 在特定工況下，壓縮機的單位質(zhì)量制冷量是確定的，即： q0 h|館。這樣只要測得 流經(jīng)壓縮機的制冷劑質(zhì)量流量 Gm，就可計算出壓縮機的制冷量，即 Qo Gm qo Gm (hi h5) 4、壓縮機的輸入功率：開啟式壓縮機為輸入壓縮機的軸功率，封閉式(包括半封閉式 和全封閉式)壓縮機為電動機輸入功率。 三、實驗設備word文檔可編輯 整個實驗裝置由制冷系統(tǒng)及換熱系統(tǒng)、參數(shù)測量采集和控制系統(tǒng)共三部分組成： 1、制冷系統(tǒng)采用全封閉渦旋式

3、制冷壓縮機，蒸發(fā)器為板式換熱器，冷凝器為殼管式換 熱器，節(jié)流裝置為電子膨脹閥。 1.1冷卻水換熱系統(tǒng)由冷卻水泵、 冷卻水塔、 調(diào)節(jié)冷凝器進水溫度的恒溫器和水流量調(diào) 節(jié)閥門及管路組成； 1.2冷媒水換熱系統(tǒng)由冷媒水泵、調(diào)節(jié)蒸發(fā)器進水溫度的恒溫器、調(diào)節(jié)水流量的閥門組 成; 2、 六個絕對壓力變送器、十個 PT100溫度傳感器、兩個渦輪流量變送器分別對應原理 圖位置及安捷倫34970型數(shù)據(jù)采集儀和壓縮機性能測試軟件； 3、 控制系統(tǒng)：通過三塊山武SCD36數(shù)字調(diào)節(jié)器分別根據(jù)設定值與實測值的差值來調(diào)節(jié) 冷卻水、冷媒水的加熱量和電子膨脹閥的開度，將機組運行控制在設定工況允許的范圍內(nèi)。 試驗工況的穩(wěn)定與否

4、，是關系到測試數(shù)據(jù)是否準確的關鍵問題， 工況穩(wěn)定的標志是主要 的測試參數(shù)都不隨時間變化。調(diào)節(jié)時需要特別地耐心、細致。 實際試驗中是根據(jù)吸氣壓力來確定蒸發(fā)溫度， 冷凝溫度是根據(jù)排氣壓力來確定。 如果吸 工況名稱 蒸發(fā)溫度 c 冷凝溫度 c 吸氣溫度 c 標準工況 -15 +30 +15 3 最大壓差工況 -30 +50 最大軸功率工況 + 10 +50 空調(diào)工況（水冷） +5 +35 空調(diào)工況（風冷） +5 +55 即蒸發(fā)溫度和冷凝溫度, 1所示： 四、實驗方法 制冷工況由兩個主要參數(shù)來決定， 標準中規(guī)定了一些特殊工況的數(shù)值，如表 卑樸冷媒 I 電子騰脹閥X 0 謁 TV 壓縮機 I 1 I!

5、I -Q n. n 制冷壓縮機性能測試的國家 word文檔可編輯 氣溫度也達到穩(wěn)定，表明制冷量也達到穩(wěn)定。本裝置是通過： 1、 調(diào)整冷卻水流量和溫度來穩(wěn)定壓縮機的排氣壓力； 2、 調(diào)整冷媒水流量和溫度來穩(wěn)定壓縮機的吸氣溫度； 3、調(diào)整電子膨脹閥的開啟度來穩(wěn)定壓縮機的吸氣壓力。 上述三項是動態(tài)平衡關系，任何一項發(fā)生變化，對蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、和壓縮機吸氣 溫度三個參數(shù)都會有影響， 影響的程度可能不一樣， 下表可作參考，重要的還是在實際操作 中積累經(jīng)驗。 名 稱 排氣壓力 吸氣壓力 吸氣溫度 冷媒水 加熱功率 增大 t tt tt 減小 u u 調(diào)節(jié)閥 開度 增大 tt ttt tt 減小 冷卻水

6、 加熱功率 增大 tt t t 減小 u 1 在調(diào)試時，冷卻水的容量大，較容易穩(wěn)定，可由調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)；電子膨脹閥的開度反 應較快，容易受調(diào)節(jié)器自動控制；只是吸氣溫度反應過于遲緩，不易控制， 需 要 觀 察 過 程 線 的斜率、模擬圖上顯示的制冷量作加熱量的增減，需耐心細致。 壓縮機性能實驗要包括主要試驗和校核試驗，二者應同時進行測量。校核試驗和主要 試驗的試驗結(jié)果之間的偏差應在 4%以內(nèi)，并以主要試驗的測量結(jié)果為計算依據(jù)。 本次實驗中的主要試驗是通過測量冷凝器的換熱量，從而根據(jù)冷凝器熱平衡關系計算 出流經(jīng)壓縮機的制冷劑流量， 并由此流量計算出壓縮機制冷量， 為主測制冷量。而校核試驗 是對蒸發(fā)

7、器進行的，通過測量蒸發(fā)器的換熱量，由蒸發(fā)器的熱平衡關系，得出流經(jīng)壓縮機的 制冷劑流量，同樣可根據(jù)該流量計算出壓縮機制冷量， 為輔測制冷量。判斷主測制冷量和輔 測制冷量的偏差，如偏差在 4%以內(nèi)，則以主測制冷量進行計算壓縮機性能系數(shù)。 通過恒溫器1、恒溫器2、電子膨脹閥控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定運行在指定的標準工況下， 則 此時壓縮機在標準工況下的單位質(zhì)量制冷量是確定的，為 * * q。 h ! h 5 * * 式中，h i、h 5為標準工況的焓值。 五、主測制冷量的計算 （水冷冷凝器量熱法） 本實驗中，主測制冷量的計算是從冷凝器端考慮的。 首先，冷凝器的換熱量可由冷卻水 側(cè)的熱量變化來計算，為 Q1 C

8、pi G1 1 （T8 T7 ） 式中，Q1 冷凝器的冷凝換熱量（kW）； Cp1 冷卻水比熱容 （kJ （kg K）； G1 由渦輪流量計1測得的載冷劑流量（mis）； 1冷卻水密度（kg： m3）； word文檔可編輯 T7 冷卻水進口溫度（C）； T8 冷卻水出口溫度（C）。 其中計算某一溫度t時冷卻水比熱容 Cp1和密度1公式如下：word文檔可編輯 2 Cpi 4.206 0.00130591 t 0.00001378982 t 1 1000.83 0.08388376t 0.003727955t2 0.00000366410613 同樣，根據(jù)冷凝器制冷劑側(cè)的熱量變化也可計算出冷凝器

9、的換熱量， 在不考慮冷凝器漏熱損 失的情況下，可以認為由制冷劑側(cè)的換熱量應等于冷卻水側(cè)的熱量變化 Q1。這樣，即有： Gg （館 h4） Q1 式中，Gm1 冷凝器制冷劑側(cè)制冷劑質(zhì)量流量，即主測制冷劑流量； hs, h4 取測試工況下對應點的焓值。 由此，可以計算出主測制冷劑流量，從而對比標準工況下吸氣口制冷劑比容差異， 可得到標 準工況下主測制冷量 Q1為： Q1 Gg q0 - V1 式中，V1 測試工況下的壓縮機吸氣口制冷劑比容； v*1 標準工況下的壓縮機吸氣口制冷劑比容。 六、輔測制冷量的計算（液體載冷劑量熱法） 相對于主測制冷量，本實驗的輔測制冷量的計算，是從制冷系統(tǒng)另一主要熱交換

10、器一一 蒸發(fā)器著手考慮的。同樣，根據(jù)蒸發(fā)器兩側(cè)流體的熱平衡來計算輔測的制冷劑制冷流量。 蒸發(fā)器制冷量先可由載冷劑的熱量變化來計算，即 Q2 Cp2 G2 2 （T9 T10） 式中，Q2 蒸發(fā)器制冷量（kW）； CP2載冷劑比熱容 （kJ （kg K）； G2 由渦輪流量計 2測得的載冷劑流量（m3s）； 2載冷劑密度（kg; m3）； T9 載冷劑進口溫度（C）； T。一一載冷劑出口溫度（C）。 其中計算某一溫度t時載冷劑（質(zhì)量濃度為 35%的乙二醇溶液）比熱容 Cp2和密度 2公式 如下： Cp2 4.09176 0.001063751 2 1001.44 0.19491t 0.00243

11、t2 在不考慮蒸發(fā)器“跑冷”損失的情況下，則有蒸發(fā)器熱平衡關系計算出輔測制冷劑流 量Gm2，為 式中，館，館一一取測試工況下對應點的焓值。 再對比標準工況下吸氣口制冷劑比容差異，可得到標準工況下輔測制冷量 Q2為:Gm 2 Q2 h6 h5 word文檔可編輯 Q2 Gm? qo - Vi 式中，v1 測試工況下的壓縮機吸氣口制冷劑比容； V*1 標準工況下的壓縮機吸氣口制冷劑比容。 七、主、輔側(cè)相對誤差 100 % 八、制冷效率 J W 九、操作步驟： 1 將控制臺上選擇開關切換至壓縮機檔； 2 按下冷卻水泵一冷卻塔風機一冷媒水泵的啟動按鈕，使冷卻水環(huán)路、冷媒 水環(huán)路運行； 3 打開計算機實

12、驗操作系統(tǒng)軟件，點擊進入“壓縮機性能試驗”參數(shù)設置界面，設定實驗 工況后進入試驗模擬圖界面，觀察冷卻水、冷媒水是否有流量； 4 將壓縮機吸氣口溫度調(diào)節(jié)器改為手動調(diào)節(jié)，輸出值設定為 50%; 5按下電子膨脹閥啟動按鈕，將電子膨脹閥調(diào)節(jié)器設置為手動，設定數(shù)值為 80； 6依次按下恒溫器l 恒溫器2 被測壓縮機啟動按鈕。檢查壓縮機是否正 常運轉(zhuǎn)，若壓縮機并未啟動，按下裝置現(xiàn)場壓縮機旁電器柜的復位按鈕； 7 機組運行5分鐘后，將壓縮機吸氣口溫度調(diào)節(jié)器 、電子膨脹閥調(diào)節(jié)器的輸出設為 PID自動調(diào)節(jié)； &觀察模擬圖界面各參數(shù)的變化；切換到壓縮機實驗控制量過程線界面，觀察壓縮機吸氣 溫度和吸、排氣壓

13、力曲線； 9 待系統(tǒng)穩(wěn)定運行在設定工況附近后，開始記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)記錄完畢后，選擇打 印控制量過程線，查看工況穩(wěn)定程度，并打印報表及數(shù)據(jù)記錄表。word文檔可編輯 測試數(shù)據(jù)記錄 班級 姓名 實驗日期 序號 測試參數(shù) 單位 NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 平均值 1 壓縮機吸氣溫度T1 C 2 壓縮機排氣溫度T2 C 3 冷凝器進口溫度 T3 C 4 冷凝器出口溫度 T4 C 5 節(jié)流前溫度T5 C 6 蒸發(fā)器出口溫度 T6 C 7 冷卻水進口溫度 T7 C 8 冷卻水出口溫度 T8 C 9 載冷劑進口溫度 T9 C 10 載冷劑出口溫度 T10 C 11 環(huán)境溫度Ta C 12 壓縮機吸氣壓力 P1 kPa 13 壓縮機排氣壓力 P2 kPa 14 冷凝器進口壓力 P3 kPa 15 冷凝器出口壓力 P4 kPa 16 節(jié)流前壓力P5 kPa 17 蒸發(fā)器出口壓力 P6 kPa 18 冷卻水流量 Gw1 L/s 19 載冷劑流量 Gw2 L/s 20 壓縮機功率W kW 21 壓縮機電壓V V 22 壓縮機電流1 A 23 電源頻率f Hz word文檔可編輯 實驗數(shù)據(jù)整理結(jié)果 實驗工況： 蒸發(fā)溫