热工综合实验
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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. 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。. 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. 二、实验原理.

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制冷制热循环实验

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Presentation Transcript


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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


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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。


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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


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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。


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二、实验原理

  • 逆卡诺循环仍是一个理想循环


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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


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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。


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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


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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


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四、实验装置-空调


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四、实验装置-冰箱


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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


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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。


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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。


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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。


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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。


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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。


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