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2023年5月9日

單級壓縮式制冷循環(huán)綜合性能實驗裝置（變頻）

SB-DJ1單級壓縮式制冷循環(huán)綜合性能實驗裝置

單級壓縮式制冷循環(huán)綜合性能實驗裝置采用蒸汽壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，配備全封閉式制冷壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器等制冷系統(tǒng)真實部件，并設有溫度計、流量計、壓力表等測量儀表。不但能開設制冷壓縮機性能參數(shù)的測定實訓，還能進行制冷循環(huán)基本原理的演示實訓。適用于職業(yè)院校制冷專業(yè)相關課程的教學實訓。實訓裝置也適合技工學校、職業(yè)培訓學校、職教中心、鑒定站/所制冷類專業(yè)《制冷設備維修工（初級、中級、高級）

一、概述

1、單級壓縮式制冷循環(huán)綜合性能實驗按照國家標準GB5773-86"容積式制冷壓縮機性能試驗方法"設計，以"第二制冷劑量熱器法"作為測量方法。實驗臺的主要部件有：1匹變頻空調(diào)壓縮機，風冷冷凝器，水冷冷凝器和過冷器均為板式換熱器，在冷凝器和過冷器之間設有儲液罐，以保證過冷器進口的制冷劑為飽和狀態(tài)。蒸發(fā)器是螺旋光管換熱器，放置于量熱器中。實驗中使用了兩種制冷工質(zhì)，一種是主制冷劑，也就是需要通過實驗測量其循環(huán)性能的工質(zhì)，為R22；另一種工質(zhì)是充灌在量熱器內(nèi)部的第二制冷劑，起熱傳遞的作用，試驗中采用的是R11。

2、量熱器是一個絕熱封閉容器，上部裝有蒸發(fā)器蒸發(fā)盤管，電加熱器安裝在量熱器的底部并被容器中的第二制冷劑浸沒。實驗時，第二制冷劑被裝于其中的電加熱器蒸發(fā)，形成的蒸汽對上部蒸發(fā)器的主制冷劑加熱，并在盤管外表面冷凝后返回底部。如此反復上下流動，起到傳遞熱量的作用。而主制冷劑則吸熱蒸發(fā)為氣體，被壓縮機吸入后壓縮為高溫高壓氣體排出，在冷凝器中放熱冷凝為液態(tài)，再經(jīng)過冷器過冷，最后由節(jié)流閥節(jié)流后返回蒸發(fā)器，完成制冷循環(huán)。當系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定時，電加熱器的加熱量與壓縮機產(chǎn)生的制冷量相平衡，這也就是電加熱器法試驗臺的測試原理，即利用電加熱產(chǎn)生的熱量來平衡量熱器內(nèi)蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷量。

3、實驗中溫度數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)采集器進行采集，自動采集溫度信號顯示溫度。所有測溫熱電偶均用標準鉑電阻溫度計標定過，不確定性±0.1℃。

參考圖片

二、實驗方法

1、冷凝溫度：由觸摸屏調(diào)節(jié)水閥控制冷凝器的進水量。

2、過冷溫度：由調(diào)節(jié)水閥控制過冷器的進水量，調(diào)整過冷溫度至相應的給定值。

3、蒸發(fā)溫度：觸摸屏手動節(jié)流閥，調(diào)節(jié)壓縮機的吸氣壓力至相應的給定蒸發(fā)溫度值。

4、過熱溫度：由輸入給量熱器內(nèi)的第二制冷劑的加熱量進行調(diào)節(jié)。

三、實驗原理

1、蒸氣壓縮制冷機是目前應用最廣泛的一種制冷機，單級蒸氣壓縮制冷機是指將制冷劑經(jīng)過一級壓縮從蒸發(fā)壓力壓縮到冷凝壓力的蒸氣壓縮制冷機�？照{(diào)器和電冰箱以及中央空調(diào)用的冷水機組大都采用單級制冷機。

2、按照設計工況設計出來的制冷機，在實際的運行中，由于運行的環(huán)境條件的經(jīng)常變化必然會偏離直接工況，制冷機的性能也必然會改變，對這種制冷機性能的分析叫做操作型特性分析（或變工況性能分析）。此時，整個制冷機的結構、制冷劑等都已給定，而變化的條件是低溫熱源溫度及高溫熱源溫度。而外界熱源溫度的改變又必然反映到制冷劑在冷凝或蒸發(fā)過程中的溫度和壓力，因此，通過控制冷凝壓力和蒸發(fā)壓力，即可實現(xiàn)不同工況下制冷循環(huán)熱力性能的測量，從而得到制冷系統(tǒng)在使用同一制冷劑時，不同工況下的制冷量、耗功及制冷系數(shù)等熱力性能參數(shù)。

3、在蒸發(fā)器不同壓力下，實現(xiàn)壓縮機在不同制冷量的測試，具有壓縮機過冷/過熱自動調(diào)節(jié)

四、技術性能

1、輸入電源：單相三線～220V±10% 50Hz

2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3、裝置容量：＜4kVA

4、制冷劑：R22

5、制冷量：1.3kW

6、重量：100kg

7、外形尺寸：170cm×70cm×142cm約

8、直流電源：DC24V、2A

9、渦輪流量計：4-20MA，流量3T

10、制冷劑控制器：DC24V、2A，通信232

11、第二制冷劑飽和壓力表：1MP

12、溫度采用PT100傳感器:A級，測量范圍-50～+150℃ 精度0.1℃。

13、帶多路標準信號采集，采用RS485通訊，通訊協(xié)議為MODBUS 。

14、1P過冷器

15、壓縮機：30-110HZ變頻

16、變頻板。

五、基本配置及功能

1.實驗臺：采用雙層亞光密紋噴塑結構，造型新穎。最上層布置制冷系統(tǒng)，可直觀展示制冷系統(tǒng)結構；正面設有電源控制及測量儀表功能板。底部裝有四個帶剎車的萬向輪，便于移動和固定。

2.智能多功能控制屏幕：

1）由7寸彩色觸摸屏控制，可在線、隨意性、控制冷劑量流量，可使壓縮機工作在各種壓力，溫度環(huán)境下，從而為實驗提供各種狀態(tài)數(shù)據(jù)。

2）同時在線壓縮機顯示電流、電壓、各相有功功率、各相無功功率、合相無功功率、各相視在功率、合相視在功、各相功率因數(shù)、頻率、各相有功電能、總有功電能,各相無功電能、總無功電能。

3）通過7寸觸摸屏，分別為壓縮機吸氣口溫度、壓縮機排氣口溫度、冷凝器出口溫度、蒸發(fā)器進口溫度、冷凝器進水口溫度、冷凝器出水口溫度、蒸發(fā)器進水口溫度和蒸發(fā)器出水口溫度等11種溫度和曲線。溫度采用PT100傳感器:A級

3.變頻制冷系統(tǒng)：

1）由1P全封閉變頻壓縮機、冷凝器、視液、干燥過濾器、膨脹閥、儲液器和蒸發(fā)器、過冷器、換熱器組成。可分別實現(xiàn)風冷式制冷系統(tǒng)模式下的壓縮機制冷工況測試、水冷式制冷系統(tǒng)模式下的的壓縮機制冷工況測試。

在過冷器

2）、過冷器：可分別實現(xiàn)風冷式制冷系統(tǒng)模式下，過冷器時壓縮機制冷工況測試、水冷式制冷系統(tǒng)模式下過冷器的壓縮機制冷工況測試。

4、電量熱器

加熱器1只（功率2000W）輸出功率可通過進行調(diào)節(jié)，用于加熱蒸發(fā)器循環(huán)水，分別測量加熱功率。通過大觸摸屏、可數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話的智能控制模式，可測量負載的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓、電流、頻率及負載的性質(zhì)；并可以貯存、功率因數(shù)的測試數(shù)據(jù)

5.壓力測量儀表：

高低壓變送器2只（精度2.5級），量程為-0.1～1.5MPa和-0.1～3.5MPa，分別實時測量制冷系統(tǒng)低壓側壓力和高壓側壓力，同時在控制屏上顯示

6.控制儀表

高低壓壓力控制器1只：實時監(jiān)測制冷系統(tǒng)低壓側壓力和高壓側壓力，當高壓高于設定值或低壓低于設定值時，控制器發(fā)出控制信號切斷壓縮機電源

7、渦輪流流量計

渦輪流量計1只：流量1.3T,電壓24V，信號4-20MA

8、壓縮機變頻板：頻率至55~65Hz，壓縮機啟動，此時隨即將變頻器頻率調(diào)回至50Hz；

9、冷卻塔：

實驗臺在原來的基礎上加裝冷卻塔，冷卻水實現(xiàn)了冷凝水自循環(huán)。冷卻塔流量：3T，電壓220V

10、制冷劑流量控制器

1）、改變了機械式節(jié)流裝置在實驗過程中難以調(diào)節(jié)和損壞,讓學生在實驗過程中學習電子控制的方法，操作調(diào)節(jié)方式，技術參數(shù)調(diào)整.

2）、外部控制模式：可第二次開發(fā)成4-20Ma輸入模式、0-5V控制模式。

3）、可顯示壓縮機排氣溫度、吸氣溫度、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度，可根據(jù)溫度實時調(diào)節(jié)機組過冷度。過熱度。

4）雙向流量控制模塊：通過自動調(diào)節(jié)提高冷媒流量，可以有效降低壓縮機的排氣溫度，擴大壓縮機高效做功區(qū)。采用雙向控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)雙向熱泵功能、冷庫控制，空用制冷機組，變頻機組、中央空調(diào)機組的的節(jié)能控制和流量自動調(diào)整。

六、實驗內(nèi)容

1、根據(jù)實驗中調(diào)整循環(huán)設定工況的體會，分析實驗結果的誤差來源和可靠性。

2、總結從實驗中獲得的循環(huán)操作型特性知識，即各循環(huán)狀態(tài)參數(shù)對循環(huán)性能（制冷量、壓縮機功率和COP）的影響。

3、在不同頻率下，實驗內(nèi)容是測試若干工況下循環(huán)的制冷量、耗功及制冷系數(shù)等熱力性能，

4、通過實驗狀態(tài)點的調(diào)整過程加深了解單級壓縮制冷循環(huán)的操作型特性。

5、在實驗過程中，需要細心體會冷凝溫度、過冷溫度、蒸發(fā)溫度和過熱溫度對循環(huán)性能的影響

6、測試同一壓縮機在使用同一制冷劑時，若干工況下的制冷量、耗功及制冷系數(shù)等熱力性能，有助于加深了解蒸汽式制冷機的操作型特性。

7、學習溫度、壓力、功率和制冷量等參數(shù)的測量和控制。

8、對制冷循環(huán)進行定量的熱力計算，要求掌握制冷循環(huán)熱力計算方法。

9、壓縮機制冷量的計算

10、冷凝器的熱負荷計算：

11、性能系數(shù)COP的計算