制冷压缩机性能试验实验指导书重庆大学动力工程学院二一二年五月6全封闭式制冷压缩机性能试验一、实验目的和要求（一）目的：1. 通过本实验，了解测定全封闭式制冷压缩机主要性能指标压缩机的制冷量和输入功率的相关标准（GB/T 57732004容积式制冷压缩机性能试验方法）；2. 通过本实验，掌握测定全封闭式制冷压缩机主要性能指标（压缩机的制冷量和输入功率）的一种试验方法第二制冷剂量热法；3. 通过本实验，掌握一种测定量热器热损失系数的方法；4. 通过本实验，了解制冷压缩机在运行过程中，各种条件的变化对压缩机的制冷量和输入功率带来的影响。（二）要求：1. 认真完成全封闭式制冷压缩机性能试验的实验操作，独立完成实验数据的处理，回答思考题，写好实验报告；2. 在做实验之前，应清楚试验装置的工作原理，对试验装置的结构、仪器仪表的选用和实验的操作步骤有透彻的了解。二、实验原理（一）第二制冷剂量热法本实验采用国标（GB/T 57732004）提出的对容积式制冷压缩机性能测试的主要试验方法第二制冷剂量热法，对制冷压缩机的制冷量和输入功率进行测定。根据标准，本试验方法适用于不小于0.75kW的容积式制冷压缩机的性能试验。第二制冷剂量热法是通过第二制冷剂量热器间接测定制冷量，是利用安置在第二制冷剂量热器内部的电加热管发出的热量来消耗蒸发器盘管所产生的制冷量。本试验装置有二种制冷剂，其中第一制冷剂为R22，第二制冷剂为R141b。第二制冷剂量热器是一个密闭的受压的隔热容器，安置在该量热器内的蒸发器盘管悬挂在容器的上部，电加热管安装在容器的底部并被容器内的第二制冷剂浸没。第一制冷剂在制冷系统中循环，在第二制冷剂量热器的蒸发器盘管中蒸发制冷；输入第二制冷剂量热器的热量主要由电加热管供给（量热器的漏热量应不超过5%），量热器内的第二制冷剂被加热汽化，形成的第二制冷剂蒸汽在顶部蒸发器盘管外表面冷凝，重新回到液面。这样，制冷系统所产生的冷量被输入的热量通过第二制冷剂（中间介质）间接消耗，当试验系统的热力状态趋于稳定时，表明量热器内趋于动态热平衡。图1 全封闭式制冷压缩机性能试验装置系统图a、全封闭式制冷压缩机 b、冷凝器 c、节流阀 d、蒸发器盘管 e、第二制冷剂量热器f、电加热管 g、静压水箱 h、第二制冷剂压力表 i、电功率表 j、制冷压缩机吸气压力表k、制冷压缩机排气压力表 l、冷凝压力水量调节阀图2 全封闭式制冷压缩机性能试验装置制冷系统循环图当系统处于热平衡时，其热平衡方程式为： （W）式中： 蒸发器盘管制冷量 （W） 电加热功率 （W） 第二制冷剂量热器的热损失（外界传入为正） （W）当实际试验工况与规定的试验工况相一致，以及实际供电频率和规定电网频率一致时，蒸发器盘管制冷量即为制冷压缩机的制冷量。若实际的试验工况和规定工况有些差异，根据制冷压缩机制冷量的定义，用以下的公式求得全封闭式制冷压缩机在规定试验工况下的制冷量。 （W）式中： 制冷压缩机规定试验工况下的制冷量 （W） 规定试验工况下制冷压缩机吸入蒸汽的比焓 （kJ/kg）规定试验工况下节流阀前液态制冷剂的比焓 （kJ/kg） 实际试验工况下制冷压缩机吸入蒸汽的比焓 （kJ/kg） 实际试验工况下节流阀前液态制冷剂的比焓 （kJ/kg） 规定试验工况下制冷压缩机吸入蒸汽的比容 （m3/kg） 实际试验工况下制冷压缩机吸入蒸汽的比容 （m3/kg） 规定试验工况下制冷压缩机供电频率 （Hz） 实际试验工况下制冷压缩机供电频率 （Hz）（二）第二制冷剂量热器热损失的标定将量热器与制冷系统的阀门全部关闭，接通电加热管电源，供给电能使第二制冷剂蒸发并升压，调节供电量，使第二制冷剂压力稳定于某值，该值所对应的第二制冷剂的饱和温度与环境温度之差不小于14，此时维持供电量，其值波动应在1之内，并使第二制冷剂压力相对应的饱和温度的波动不大于0.5，读得电加热量。第二制冷剂量热器热损失系数由下式确定： （W/）式中： 第二制冷剂量热器热损失系数 （W/） 第二制冷剂稳定压力所对应的饱和温度 （） 环境温度 （）从而可利用值，求得试验条件下第二制冷剂量热器的热损失： （W）式中： 实际试验条件下第二制冷剂稳定压力所对应的饱和温度 （） 实际试验条件下环境温度 （）测定的第二制冷剂量热器的绝热效果应使散热量不超过被测压缩机制冷量的5。（三）辅助测量方法冷凝器热平衡法冷凝器热平衡法作为辅助测量手段，其结果的求得不依赖于主要的测量手段，它是用以判别主要测量手段所得结果的可信程度。国标GB/T 57732004规定“第二制冷剂量热法”以“冷凝器热平衡法”为辅助测量手段，两种方法的测量结果偏差在4以内，以主要测试装置测得的制冷量为准。通过测量冷凝器的制冷剂进出口状态参数、冷凝器冷却水进出口温度、冷却水流量，利用冷凝器的热平衡关系，可求得在实际试验工况下系统中制冷剂的流量： （kg/s）式中： 系统中第一制冷剂的流量 （kg/s） 冷却水质量流量 （kg/s） 水的定压比热 4.19 （kJ/kg.） 冷却水出口水温 （） 冷却水进口水温 （） 进冷凝器制冷剂蒸汽的比焓 （kJ/kg） 出冷凝器制冷剂蒸汽的比焓 （kJ/kg） 冷凝器的热损失（以向外界散热为正） （W） （W）式中： 冷凝器热损失系数 （W/） 冷凝温度 （） 环境温度 （）冷凝器的热损失可按量热器热损失系数测定方法相同原理进行，并规定该热损失不得大于制冷压缩机制冷量的5。采用第二制冷剂量热法，可根据节流阀前的状态参数及离开第二制冷剂量热器的第一制冷剂的状态参数，求得在该实际试验工况下系统内的实际制冷剂流量： （kg/s）三、试验的稳定条件（一）试验工况本试验按全封闭式制冷压缩机的空调工况进行试验。其试验规定参数为：试验工况，空调工况；制冷剂，R22；蒸发温度，7.2；吸气温度，18.3；冷凝温度，54.4；过冷温度，46.1；环境温度，305。（二）试验的温度条件1. 制冷压缩机吸气压力波动不大于饱和蒸发温度相对应的绝对压力的1；2. 制冷压缩机排气压力波动不大于饱和冷凝温度相对应的绝对压力的1；3. 制冷压缩机吸气温度波动应不超过规定工况的3，比容偏差不超过2；4. 电加热管加热量的波动不超过制冷压缩机制冷量的1；5. 对应于第二制冷剂压力的饱和温度变化不超过0.5；6. 冷凝器中制冷剂进、出口温度变化不超过3；7. 冷凝器中通入的冷却水进、出口温度的波动不大于0.5，水流量变化不大于平均流量的1；8. 达到稳定试验条件后，应在不超过20分钟的等间隔时间读取试验数据，在一个试验周期内不少于连续4次。在此期间，允许对压力、温度、流量作微量调节。四、实验步骤1. 接通电源，调整好电压，接通电加热，启动制冷压缩机，打开系统的排气阀、吸气阀，通入冷却水，缓慢打开节流阀；2. 按试验的稳定条件调整工况。通过改变进入冷凝器的冷却水流量，调节制冷压缩机排气压力；通过改变节流阀开启度，改变供给蒸发盘管的制冷剂流量，以调节制冷压缩机的吸气压力；通过改变供给量热器的电加热量，调节制冷压缩机吸气温度（过热度）；节流阀前的过冷温度是通过改变冷却水流量和水温来调节。3. 在稳定工况下间隔20分钟读取一次所有参数，总共不少于4次，所需参数包括：压缩机吸气压力、吸气温度、排气压力、排气温度；冷凝器制冷剂进、出口温度；节流阀前制冷剂温度；量热器出口制冷剂温度；第二制冷剂压力；电加热功率和制冷压缩机电动机输入功率；冷凝器冷却水进、出口水温；冷却水流量。4. 将各实测数据填入实验记录表，按上述“实验原理”所介绍的制冷量计算方法等，完成实验报告。本实验装置的第二制冷剂量热器热损失测定。关闭制冷系统与量热器的连接阀，接通电加热管，调节加热量，观察第二制冷剂压力表，至第二制冷剂饱和压力所对应的饱和温度不小于环境温度14，并调节电加热量，维持该饱和压力至相应的饱和温度波动不大于0.5，读取电加热量读数，每隔一小时一次，共四次，得到电加热量平均功率为量热器的热损失，从而求得热损失系数值。全封闭式制冷压缩机性能试验实验测试数据记录表班级 姓名 学号 试验日期 环境温度 规定试验工况 产品型号 得分 序号测试时间制冷压缩机参数制冷压缩机电量参数量热器参数电加热功 率（W）节流阀前液体温度（）冷凝器参数吸气压力（MPa）吸气温度（）排气压力（MPa）排气温度（）电压电流（V）（A）功率频率（W）（Hz）出口温度（）内部压力（MPa）出液温度（）进气温度（）进水温度（）出水温度（）冷却水流量（kg/s）