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实验6 蒸汽压缩制冷（热泵）装置性能实验一、实验目的1. 了解蒸汽压缩制冷（热泵）装置。
学习运行操作的基本知识。
2. 测定制冷剂的制冷系数。
掌握热工测量的基本技能。
3. 分析制冷剂的能量平衡。
二、实验任务1. 测定水冷式单级蒸汽压缩制冷系统的制冷系数。
2. 了解壳管式换热器的性能，节流阀的调节方法和性能。
3. 了解热泵循环系统的流程和制热系数的概念。
三、实验原理该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。
热力学第二定律指出：“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。
本实验用制冷装置，需要消耗机械功。
用工质进行制冷循环，从而获得低温。
蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。
鉴于实际设备存在的各种实际损失，故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。
图6-1 蒸汽压缩制冷循环1. 理论制冷系数图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S图。
1-2未压缩过程，2-3-4为制冷剂冷凝过程，4-5为节流过程，5-1为吸热蒸发。
理论制冷系数ε为理论制冷量q2和理论功w之比：ε= q2/w = ( h1-h4) / (h2-h1)2. 实际制冷系数实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q0与实际消耗的电功率N之比：εγ= Q0/N =εηｉηｍηｄηｍ０式中ηｉ为压缩机的指示效率，ηｍ为压缩机的机械效率；ηｄ为传动装置效率；ηｍ０为电机效率。
实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2～2/33.工作原理1）工作过程单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。
它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。
制冷系统的基本原理液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。
制冷原理小结1．蒸气压缩式制冷系统基本组成有压缩机，冷凝器，节流机构和蒸发器。
2．压缩机作用：从蒸发器吸入低温低压气态制冷剂，经压缩变为高温高压硅堆气态制冷剂。
3．冷凝器作用：将压缩机排出的高温高压气态制冷剂与冷却介质进行热交换，放热冷凝为高温高压液态制冷剂。
4、节流机构作用：对冷凝后的高温高压液态制冷剂节流降压，成为低温低压液态制冷剂。
5、蒸发器作用：节流机构向蒸发器供液，低温低压液态制冷剂从被冷却介质吸热汽化，变为低温低压气态制冷剂，而被冷却介质在此实现制冷目的。
理想制冷循环小结1.理想制冷循环是逆卡诺循环，在实际过程中是不存在的。
2.理想制冷制冷循环组成：等熵压缩、定温冷凝、等熵膨胀、定温蒸发制冷。
3.制冷系数是衡量制冷循环经济性的指标。
4.理想制冷循环制冷系数只与冷却介质和被冷却介质的温度有关，为最大制冷系数。
5.热力完善度是衡量实际制冷循环接近理想制冷循环程度的指标。
理论制冷循环小节1.理论制冷循环是假设条件下的制冷循环，虽比理想制冷循环接近实际情况，在工程中仍难以实现。
2.理论制冷循环组成：等熵压缩、等压冷凝、等焓节流、等压蒸发制冷。
3.理论制冷循环势力计算参数包括4.其用途： q0、、Q0-------------蒸发器；冷凝器；压缩机；压缩机及其匹配电机；制冷剂流量；制冷系统体积；制冷系统经济性。
实际制冷循环小结1.带液体过冷是为了提高制冷系数，在理论制冷循环基础上增加一个等压放热过程。
2.带蒸气过热是为了安全运行，是在理论制冷循环基础上增加一个等压吸热过程。
3.回热循环是液体过冷和蒸气过热是一个换热器中同时完成，但使用受限。
4.实际压缩过程不是等熵过程，而是一个多变过程，能量损耗可通过压缩机效率表示。
5.实际制冷循环热力计算要考虑压缩功率损耗、输气量损耗、工质流动阻力、液化过冷、蒸气过热、传热温差等众多实际因素影响。
影响制冷循环效率的因素小结1.压缩机的性能系数COP和能效比EER都是衡量制冷压缩机经济性的指标。
---本标准非等效采用ISO5151-1994《不带风道的空气调节器和热泵的试验及测定》---附录E等效采用JRA4046-1999《房间空气调节器的季节消耗电量的计算基准》---附录F等效采用JRA4033-2000《多连式房间空气调节器》--本标准适用的空调器范围：---采用空气冷却或水冷冷凝器---制冷量在14000W以下---本标准与GB/T7725-1996相比的主要变化•增加了对新技术的要求和关注：对再生资源的利用、电磁兼容性、可靠性。
•调整和提高了产品的技术性能指标：噪音、能效效率•增加了“转速可控型空调器”产品的要求、试验及季节能效消耗效率的计算•增加了“一拖多空调器”产品的要求、试验及标识•扩大了适用范围：增加了多种类型的焓值法试验装置等。
术语：•房间空气调节器•热泵•制热用电热装置•制热用辅助电热装置•制冷量•制热量•制冷消耗功率•制热消耗功率•能效比（EER）•性能系数（COP）•循环风量•房间型量热计•空气焓值法•转速可控型房间空气调节器空调器运行时，根据热负荷的大小，其压缩机的转速在一定范围内发生3级以上或者连续变化的空调器（简称变频空调器）•容量可控型房间空气调节器空调器运行时，根据热负荷的大小，压缩机的转速不变，其有效容器输气量（制冷剂质量流量）发生3级以上或无级变化的空调器。
•一拖多房间空气调节器一种向多个密封空间、房间或区域直接提供经过处理的空气的设备。
它主要是一台室外机组与多于一台室内机组相连接，可以实现多室内组同时工作，部分室内机组同时工作或单独室内机组工作的组合体系统产品分类•按使用气候类型分：T1、T2、T3•按结构形式分：整体式、分体式、一拖多•按功能分：冷风式、热泵式，电热式•按压机控制分：定频、变频、变容性能测试通用要求•空调器应符合本标准和GB4706.32标准的要求，并应按经规定程序批准的图样和技术文件制造。
•热泵型空调器的热泵额定（高温）制热量应不低于其额定制冷量，对应额定制冷量不大于7.1KW的分体式热泵空调器，其热泵额定（高温）制热量应不低于其额定制冷量的1.1倍•空调器的构件合和材料•a)空调器的构件和材料的镀层和涂层的外观应良好，室外部分应有良好的耐候性能•b)空调器保温层应有良好的保温性能和具有阻燃性，且无毒无异味•c）空调器制冷系统受压部件的材料应能在制冷剂、润滑油及其他混合物的作用下，不产生劣化且保证整机正常工作。
制冷压缩机容量调节的意义和方法容调的意义：根据热力学第二定律可知，要提高压缩机的性能系数ε,有必要使蒸发温度在一定范围内,尽可能地予以提高。
制冷机在实际运行中会因为环境温度、人员、设备等因素的变化，其制冷负荷发生变化。
压缩机的制冷量等于制冷负荷，所以当负荷减少时，压缩机的制冷量当然也减少，无须特别的调节装置。
这里所指的制冷量的调节是指在负荷变小时，不降低蒸发温度而使制冷机的制冷量减少的调节。
压缩机的制冷量R=Gr，如图1所示制冷能力r随蒸发温度变化极少，所以要减少制冷量R，应减少制冷剂循环流量G。
而G=V∙ηv ／ ，一般压缩机的排量V不变，那么为了减少G，就要求增大吸入制冷剂的比容 。
压缩机吸入制冷剂即为蒸发器出来的蒸气，一般来说蒸发温度越低，压缩机吸入蒸气的比容 就显著地变大，因此蒸发温度要变低。
如图2为吸入蒸气为干饱和蒸气时,它的比容 、制冷循环量与蒸发温度t1关系。
2比容 、制冷循环量G与蒸发温度t1关系此时，当负荷减少时，为了避免蒸发温度降低导致性能系数ε下降,就得使压缩机排量V变小，或就G=V’／ ’=V∙ηv／ ’的关系来说，就得通过某种方式使吸气容积V’变少，以减少制冷剂循环量G,才能保证蒸发温度不降低。
压缩机容量调节装置就是基于这种原理制作的。
容调的方法：压缩机容量调节可以通过多种方式来实现，有在主机结构中内置容量调节滑块、吸气节流调节、进排气管连通调节、压缩机转速调节即变频等方法，其中通过滑块调节制冷剂循环量广泛应用于螺杆制冷压缩机中。
例如汉钟LA系列螺杆压缩机就采用有3段式/4段式及连续(无段)滑块式容量调节系统，以适应制冷机工作状态的变化，使系统性能最佳。
另外，通过变频形式实现容量调节是广受业界关注的并正在兴起的一项技术，值得一提的是变频除了可以实现容量调节外，还可以使电机运行得到优化并使其能耗降低。
符号说明ε压缩机性能系数，无量纲ηv容积效率，无量纲比容，m3/kg’压缩机吸入蒸气的比容，m3/kgG制冷循环量，kg/hV压缩机排量，m3V’压缩机吸气容积，m3r制冷能力，kJ/kgR制冷量,kJ/ht1蒸发温度o C（技术部季一新）。
1 引言随着社会的发展及生活水平的提高，人们对于生活品质、生活环境的要求也越来越高，尤其追求更加舒适的居住环境，从而对供冷、供热、热水的要求也越来越高。
而空气源热泵通过消耗少量的电力，利用逆卡诺循环的原理，从低温环境中吸收热量，然后释放到高温环境中。
其以安装维护简单，结构简单，高能效比以及安全环保等优点被大力推广和研究，被各地政府组织纳入绿色环保建筑节能产品清单，并被大量应用于住宅、商用建筑、酒店、农业烘干等领域。
尽管常规空气源热泵机组能够满足供冷、供热以及热水的需求，然而常规定速空气源热泵机组不能及时准确地跟随建筑负荷的变化。
如在冬季采暖时，在室外环境温度高时，建筑负荷降低，而热泵机组的制热量输出增大。
室外环境温度低时，建筑负荷增大，热泵机组的制热量输出减小【5】，导致热泵机组综合使用能耗偏高，同时用户体验也欠佳。
针对普通热泵这些不足，人们普遍认为变频喷气增焓空气源热泵是较好的解决方案，并对此进行大力研究。
其中苏梅研究了在补气增焓系统中多种补气量控制方式，其中以补气过热度为控制目标的控制方式制冷量最大，可比其他的方式高10%以上【1】。
李艳也对单级空气源热泵机组以及补气增焓系统进行了仿真模拟计算，得出不同蒸发温度下有不同的最佳压力值【2】。
席战利也在空调中应用补气增焓技术使空调机组制热量R410a变频喷气增焓空气源热泵机组性能研究刘杨（广东芬尼能源技术有限公司)摘要：介绍了以R410a为工质的变频喷气增焓空气源热泵机组，分析了增焓回路流量占比对热泵性能的影响，并搭建实验台进行实验研究。
结果表明，在一定压缩机频率下，变频喷气增焓空气源热泵机组存在最佳的增焓回路流量占比使得系统的制热量或COP最佳。
关键词：喷气增焓；流量占比；空气源热泵；性能；The performance research of R410a variable speed air source heat pump with enhanced vapor injectionYang Liu Yong Li(GuangDong PHNIX Energy Technology LTD.)ABSTRACT Introduced the R410a variable speed air source heat pump with enhanced vapor injection, analyzed the influence of the injection refrigerant circuit flow rate on the performance of the heat pump, and set up an experimental bench for experimental research. The results show that, at a certain compressor speed,the variable speed air source heat pump unit with enhanced vapor injection has an optimal injection refrigerant circuit flow rate ratio to make the system’s heating capacity or COP the best.KEY WORDS enhanced vapor injection(EVI);Flow ratio;air source heat pump; performance;在原基础上提高了10%-100%【3】。
Articles论文R290小冷量制冷压缩机的测试方法及性能比对研究Test methods and performance comparison of R290 refrigerant compressorwith low cooling capacity徐华保杨双李欣XU Huabao YANG Shuang LI Xin中家院（北京）检测认证有限公司北京100176CHEARI (Beijing) Certification & Testing Co., Ltd. Beijing 100176摘要：作为天然工质，R290因其优良的热力学性能在制冷剂替代过程中成为趋势之选，通过在不同压缩机标准测试工况条件下进行R290制冷压缩 机性能试验，可知测试条件的变化对压缩机的制冷量及COP测试结果差异影响明显。
研究在国标条件下40台R290压缩机性能分布特点，与现有R600a 压缩机的分级进行比较，表明R290压缩机在性能等级上表现也相当优异。
关键词：压缩机；制冷剂；R290;制冷量Abstract: As a natural medium, R290 has become the trend choice in the refrigerant substitution process because of its excellent thermodynamic performance. Through the performance test of R290 compressor under different standard test conditions, it can be seen that the change of test conditions has obvious influence on the difference of compressor refrigeration capacity and COP. The performance distribution characteristics of 40 R290 compressors under the national standard were studied. Compared with R600a compressors, R290 compressor is also excellent in performance grade in performance grade.Keywords: Compressor; Refrigerant; R290; Cooling capacity中图分类号：TB6 DOI: 10.19784/ki.issn1672-0172.2021.02.0017i引言目前，环保制冷剂R2*)0作为满足基加利修正案要求的优选技术 方案，在制冷产品上的应用已日趋成熟，国内大型压缩机企业及空调 企业均投入了较大资源，致力于R2^)产品的开发设计及产品升级。
