压缩机性能测试实验.doc

制冷压缩机性能测试实验一、实验目的通过制冷压缩机实际运行测试实验，使学生了解并掌握以下内容：1、制冷压缩机制冷量的测试方法；2、蒸发温度、冷凝温度与制冷量的关系；3、制冷系统主要运行参数及其相互之间的影响；4、有关测试仪器、仪表的使用方法；5、测试数据处理及误差分析方法。二、实验原理1、制冷压缩机的性能随蒸发温度和冷凝温度的变化而变化，因此需要在国家标准规定的工况下进行制冷压缩机的性能测试。2、压缩机的性能可由其工作工况的性能系数COP来衡量：式中，为压缩机的制冷量；为压缩机输入功率。3、在一个确定的工况下，蒸发温度、冷凝温度、吸气温度以及过冷度都是已知的。这样，对于单级蒸气压缩式制冷机来说，其循环p-h图如图3 所示。图3图中，1点为压缩机吸气状态；4-5为过冷段。在特定工况下，压缩机的单位质量制冷量是确定的，即： 。这样只要测得流经压缩机的制冷剂质量流量，就可计算出压缩机的制冷量，即4、压缩机的输入功率：开启式压缩机为输入压缩机的轴功率，封闭式（包括半封闭式和全封闭式）压缩机为电动机输入功率。三、实验设备整个实验装置由制冷系统及换热系统、参数测量采集和控制系统共三部分组成：1、制冷系统采用全封闭涡旋式制冷压缩机，蒸发器为板式换热器，冷凝器为壳管式换热器，节流装置为电子膨胀阀。1.1冷却水换热系统由冷却水泵、冷却水塔、调节冷凝器进水温度的恒温器和水流量调节阀门及管路组成；1.2冷媒水换热系统由冷媒水泵、调节蒸发器进水温度的恒温器、调节水流量的阀门组成；2、六个绝对压力变送器、十个PT100温度传感器、两个涡轮流量变送器分别对应原理图位置及安捷伦34970型数据采集仪和压缩机性能测试软件；3、控制系统：通过三块山武SCD36数字调节器分别根据设定值与实测值的差值来调节冷却水、冷媒水的加热量和电子膨胀阀的开度，将机组运行控制在设定工况允许的范围内。图4四、实验方法制冷工况由两个主要参数来决定，即蒸发温度和冷凝温度，制冷压缩机性能测试的国家标准中规定了一些特殊工况的数值，如表1所示：工况名称蒸发温度 冷凝温度 吸气温度 标准工况-15+30+153最大压差工况-30+50最大轴功率工况+10+50空调工况（水冷）+5+35空调工况（风冷）+5+55试验工况的稳定与否，是关系到测试数据是否准确的关键问题，工况稳定的标志是主要的测试参数都不随时间变化。调节时需要特别地耐心、细致。实际试验中是根据吸气压力来确定蒸发温度，冷凝温度是根据排气压力来确定。如果吸气温度也达到稳定，表明制冷量也达到稳定。本装置是通过：1、调整冷却水流量和温度来稳定压缩机的排气压力；2、调整冷媒水流量和温度来稳定压缩机的吸气温度；3、调整电子膨胀阀的开启度来稳定压缩机的吸气压力。上述三项是动态平衡关系，任何一项发生变化，对蒸发温度、冷凝温度、和压缩机吸气温度三个参数都会有影响，影响的程度可能不一样，下表可作参考，重要的还是在实际操作中积累经验。名 称排 气 压 力吸 气 压 力吸 气 温 度冷媒水加热功率增大减小调节阀开度增大减小冷却水加热功率增大减小在调试时，冷却水的容量大，较容易稳定，可由调节器自动调节；电子膨胀阀的开度反应较快，容易受调节器自动控制；只是吸气温度反应过于迟缓，不易控制，需要观察过程线的斜率、模拟图上显示的制冷量作加热量的增减，需耐心细致。压缩机性能实验要包括主要试验和校核试验，二者应同时进行测量。校核试验和主要试验的试验结果之间的偏差应在以内，并以主要试验的测量结果为计算依据。本次实验中的主要试验是通过测量冷凝器的换热量，从而根据冷凝器热平衡关系计算出流经压缩机的制冷剂流量，并由此流量计算出压缩机制冷量，为主测制冷量。而校核试验是对蒸发器进行的，通过测量蒸发器的换热量，由蒸发器的热平衡关系，得出流经压缩机的制冷剂流量，同样可根据该流量计算出压缩机制冷量，为辅测制冷量。判断主测制冷量和辅测制冷量的偏差，如偏差在以内，则以主测制冷量进行计算压缩机性能系数。通过恒温器1、恒温器2 、电子膨胀阀控制调节系统稳定运行在指定的标准工况下，则此时压缩机在标准工况下的单位质量制冷量是确定的，为式中，、为标准工况的焓值。五、主测制冷量的计算（水冷冷凝器量热法）本实验中，主测制冷量的计算是从冷凝器端考虑的。首先，冷凝器的换热量可由冷却水侧的热量变化来计算，为 式中，冷凝器的冷凝换热量（kW）；冷却水比热容 （）； 由涡轮流量计1测得的载冷剂流量（）；冷却水密度（）；冷却水进口温度（）；冷却水出口温度（）。其中计算某一温度t时冷却水比热容和密度公式如下: 同样，根据冷凝器制冷剂侧的热量变化也可计算出冷凝器的换热量，在不考虑冷凝器漏热损失的情况下，可以认为由制冷剂侧的换热量应等于冷却水侧的热量变化。这样，即有 : 式中，冷凝器制冷剂侧制冷剂质量流量，即主测制冷剂流量； 取测试工况下对应点的焓值。由此，可以计算出主测制冷剂流量，从而对比标准工况下吸气口制冷剂比容差异，可得到标准工况下主测制冷量为：式中，测试工况下的压缩机吸气口制冷剂比容；标准工况下的压缩机吸气口制冷剂比容。六、辅测制冷量的计算（液体载冷剂量热法）相对于主测制冷量，本实验的辅测制冷量的计算，是从制冷系统另一主要热交换器蒸发器着手考虑的。同样，根据蒸发器两侧流体的热平衡来计算辅测的制冷剂制冷流量。蒸发器制冷量先可由载冷剂的热量变化来计算，即式中，蒸发器制冷量（kW）；载冷剂比热容 （）； 由涡轮流量计2测得的载冷剂流量（）；载冷剂密度（）；载冷剂进口温度（）；载冷剂出口温度（）。其中计算某一温度t时载冷剂（质量浓度为35%的乙二醇溶液）比热容和密度公式如下: 在不考虑蒸发器“跑冷”损失的情况下，则有蒸发器热平衡关系计算出辅测制冷剂流量，为式中，取测试工况下对应点的焓值。再对比标准工况下吸气口制冷剂比容差异，可得到标准工况下辅测制冷量为：式中，测试工况下的压缩机吸气口制冷剂比容；标准工况下的压缩机吸气口制冷剂比容。七、主、辅侧相对误差八、制冷效率 九、操作步骤：1将控制台上选择开关切换至压缩机档；2按下冷却水泵冷却塔风机冷媒水泵的启动按钮，使冷却水环路、冷媒水环路运行；3打开计算机实验操作系统软件，点击进入“压缩机性能试验”参数设置界面，设定实验工况后进入试验模拟图界面，观察冷却水、冷媒水是否有流量；4将压缩机吸气口温度调节器改为手动调节，输出值设定为50%；5按下电子膨胀阀启动按钮，将电子膨胀阀调节器设置为手动，设定数值为80；6依次按下恒温器恒温器被测压缩机启动按钮。检查压缩机是否正常运转，若压缩机并未启动，按下装置现场压缩机旁电器柜的复位按钮；7机组运行5分钟后，将压缩机吸气口温度调节器、电子膨胀阀调节器的输出设为PID自动调节；8观察模拟图界面各参数的变化；切换到压缩机实验控制量过程线界面，观察压缩机吸气温度和吸、排气压力曲线；9待系统稳定运行在设定工况附近后，开始记录实验数据。实验数据记录完毕后，选择打印控制量过程线，查看工况稳定程度，并打印报表及数据记录表。测 试 数 据 记 录班级 姓名 实验日期序号测试参数单位NO.1NO.2NO.3NO.4平均值1压缩机吸气温度T12压缩机排气温度T23冷凝器进口温度 T34冷凝器出口温度 T45节流前温度T56蒸发器出口温度 T67冷却水进口温度 T78冷却水出口温度 T8 9载冷剂进口温度 T910载冷剂出口温度 T10 11环境温度Ta12压缩机吸气压力 P1kPa13压缩机排气压力 P2kPa14冷凝器进口压力 P3kPa15冷凝器出口压力 P4kPa16节流前压力P5kPa17蒸发器出口压力 P6kPa18冷却水流量 Gw1L/s19载冷剂流量 Gw2L/s20压缩机功率WkW21压缩机电压VV22压缩机电流IA23电源频率fHz实验数据整理结果实验工况： 蒸发温度 冷凝温度 序号项目名称单位NO.1NO.2NO.3NO.4平 均1制冷剂流量（主）Kg/h2制冷剂流量（辅）Kg/h3实际进气状态的制冷剂蒸汽比容4标准规定工况的制冷剂蒸汽比容5压缩机输入功率KW6主侧制冷量KW7辅侧制冷量KW8主、辅侧相对误差 9制冷效率KW/KW实验情况的总结或建议：（对实验结果进行分析和评价和建设性的意见）。