制冷制热循环实验

1. 热工综合实验 制冷制热循环实验 李志强 北京航空航天大学能源与动力工程学院

2. 一、实验目的 • 本实验是应用型综合实验； • 要求学生根据所学专业知识，并根据实验指导要求，熟悉并掌握蒸气压缩式制冷循环和制热循环的原理； • 熟悉温度和压力的测量方法； • 针对家用空调器和冰箱，定量分析制冷循环的制冷系数和制热循环的供热系数； • 利用所学专业知识进行误差分析。

3. 二、实验原理 • 制冷循环和制热循环是在逆卡诺循环的基础上发展起来的。 • 什么是卡诺循环？ • 卡诺循环是由两个定温过程和两个绝热过程组成，是一个理想循环。 热效率取决于高温热源与低温热源的温度

4. 二、实验原理 • 同卡诺循环一样，逆卡诺循环也是由两个定温过程和两个绝热过程组成； • 如何才能实现逆卡诺循环？关键是如何实现两个定温过程； • 通过《工程热力学》课程的学习，我们知道只有汽液两相区才能实现定温过程，此过程必然也是定压过程； • 在湿蒸气区域进行的强制循环才能实现逆卡诺循环。

5. 二、实验原理 • 逆卡诺循环仍是一个理想循环

6. 二、实验原理 • 理论制冷循环与理想循环不同，是按照1-2-2-3-4-1的过程进行的，大部分循环是在两相区完成； • 等熵压缩在过热蒸气区完成； • 冷凝器放热过程简化成等压放热过程；制冷剂放热后变成液体状态，一定的过冷（图中的3点）； • 用膨胀阀代替了膨胀机，3到4是一个熵增的节流过程； • 制冷剂蒸发器中完成等温吸热过程； • 循环的吸热和放热大部分是在两相区内完成，等压线和等温线重合，蒸发器压力为蒸发压力，对应的饱和温度为蒸发温度；冷凝器压力为冷凝压力，对应的饱和温度为冷凝温度； • 实验时，压力与温度需要测量。 理想循环 理论循环

7. 二、实验原理 • 表示制冷剂状态参数的图线有几种。 • 前面分析蒸气压缩制冷循环时，使用的是制冷剂的温熵图。此图中热力过程线下面的面积为该过程所收受的热量，很直观，便于分析比较。 • 由于定压过程的吸热量、放热量以及绝热压缩过程压缩机的耗功量都可用过程初、终状态的比焓计算，所以，进行制冷循环的热力计算时，常采用压焓图。

8. 三、实验结果处理 • 图中1→2为绝热压缩过程。即定熵过程； • 2→3为制冷剂在冷凝器中的定压放热过程，其中2→2是放出过热热量，2→3是放出比潜热，3→3是放出过冷热量； • 3→4是节流过程，节流前后比焓不变； • 4→1为制冷剂在蒸发器内定压蒸发吸热过程。 为了清楚表示低压部分，纵坐标采用压力对数坐标

9. 三、实验结果处理 • 测量冷凝压力PK、蒸发压力P0、压缩机吸气温度t1、压缩机出口温度t2、冷凝器出口过冷温度t3，3到4是绝热节流过程，有h3=h4，就可以把制冷循环表示在压焓图上，在图上查找各个状态点的焓就可以算出单位制冷剂压缩机理论耗功 、单位质量制冷能力 、单位质量供热能力 理论制冷系数 理论供热系数

10. 四、实验装置－空调

11. 四、实验装置－冰箱

12. 空调系统 冰箱系统 电源类型 IPH 200V~50Hz IPH 200V~50Hz 额定功率（W） 600（制冷），700（制热） 100 额定电流（A） 2.8（制冷），3.2（制热） 0.5 制冷剂 R22（氟利昂22） R12（氟利昂12） 外形尺寸 823060（40） 593060（40） 四、实验设备主要技术参数

13. 五、操作流程 （一）空调制冷系统 • 开启实验台电源开关； • 根据实验室内温度计所指定的温度值，对测温仪表进行微调，使其正常； • 启动空调系统，选择模式为制冷，设定室内温度； • 室内温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择温度待测点，记录其数值。重复测量三组数据； • 重新设定新的室内温度值，重复步骤4； • 实验结束，关闭空调电源。

14. 五、操作流程 （二）空调制热系统 • 在制冷测量结束关闭电源一段时间后，重新启动空调系统，选择模式为制热，设定室内温度； • 室内温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择温度待测点，记录其数值。重复测量三组数据； • 重新设定新的室内温度值，重复步骤2； • 实验结束，关闭空调电源。

15. 五、操作流程 （三）冰箱系统 • 开启实验台电源开关； • 通过旋钮调整冰箱工作状态； • 冷冻室温度值稳定后，记录高压侧压力和低压侧压力值；由选择开关选择温度待测点，记录其数值。重复测量三组数据； • 重新设定新的冷冻室温度值，重复步骤3； • 实验结束，关闭冰箱电源。

16. 六、管理制度 严格遵守操作流程、注意安全、保护实验设备、爱护环境卫生。

17. 七、思考题 • 影响毛细管供液能力的因素有那些？ • 实验中蒸气压缩式制冷循环简化后的四个过程分别是什么？ • 蒸气压缩式制冷的实际循环与理论循环之间有何差别？画出实际循环和理论循环的温-熵图。