实验六 制冷系数测定实验

1.实验目的
1.1从实际操作中了解“冷”是如何产生的。
1.2了解制冷设备流程 及各部件的构造和作用
1.3了解制冷压缩机的操作特性，即不同操作条件下的制冷效率。

2.实验任务
2.1测定制冷装置在不同操作条件下的制冷量及功率消耗
2.2作出本制冷实验装置的操作特性表。

3.实验装置
本实验装置主要由下列设备组成
冷冻机：小型氟利昂全封闭式冷冻机，电动机功率为1马力。
冷凝器：蛇管沉浸式，以自来水为冷却介质，水流量由转子转子流量计显示，冷凝器的有效容积为16升。
蒸发器：蛇管沉浸式，有效容积7升，外包泡沫塑料绝热
膨胀阀：热力式自动膨胀阀，能根据蒸发器的热负荷，自动调节制冷剂流量
其他：电流表，电压表、电热棒等。
实验装置流程如力6-1所示。

4.实验原理及方法
冷冻机具有从低温物体取出热量传送给高温物体的功用，根据热力学第二定律，完成这个热量转移过程必须加入补偿功。一台冷冻机在一定条件下运转的时所获得制冷量Q（即从低温的物体取出热量）和所消耗的机械功L的比值称为制冷系数（或制冷效率）ε。

    由此可见，ε愈大愈有利，所以制冷系数是评价冷冻机性能的一项技术经济指示。 由于冷冻机在运转过程必须会有各种能量损失，所以制冷系数的理论值与实侧值会有明显的差别，这里分别用理论制制冷系数ε。和实际制冷系数ε表示

4.1理论制冷系数ε。
    理论制冷系数为理论制冷量Q0与理论功L的比例，可根据蒸发压力与冷凝压力氟利昂12的T—S图或lgp—I图求出。

4.2实际制冷系数ε
实际制冷系数就是冷冻机有效制冷能力Qe与实际消耗功Le（即电动机的输入功）的比值。本实验采用如下方法测定Qe与Le值。

方法一：启动制冷装置，调整冷凝器的冷凝水流量在某一定值（由转子流量计指示）使冷凝条件稳定，调节通过蒸发器的自来水流量，使蒸发压力稳定（即蒸发温度稳定）然后测取下列数据：
（1）测定单位时间内涵发器的水量及进、出水温，并据此计算实际冷量（同理可求得冷凝器的放热量）
（2）用电流表和电压表测量冷冻机实际消耗的功Le。
（3）改变通过蒸发器的自来水流量，即用不同的负荷量控制蒸发温度（由蒸发压力指示）测取不同蒸发温度时（冷凝条件不变）同理，亦可在稳定蒸发条件下测取不同冷凝温度时的Qe及Le值。
    按下列表格记录数据，每2分钟读取数据一次，10分钟为一组，取其平均值，共测取四组数据。
               表6—1 实验数据记录表（方法一）

   方法二：启动冷冻机，把电热棒浸入蒸发器盐水中，用调压变压器将电热棒加热功率调到某一数值进行加热，使盐水维持在某一温度不变，则电热棒放出的热量等于冷冻机的制 冷量，这时即可测取下列数据：
（1）用电流表，电压表测量热棒的功率并据此求出冷冻机的实际制冷量。
（2）冷凝器的热交换量及冷冻机实际消耗的功Le（同方法一）
（3）改变电热棒的加热功率，使蒸发器的盐水温度改变，即改变蒸发温度，测取不同蒸发温度时的Qe及Le值，同理，亦可在稳定加热功率（即稳定蒸发温度）条件下测取不同冷凝温度的Qe及Le值。按下列表格记录数据。
                           表6—2 实验数据记录表（方法二）

5.数据整理及分析
主要计算公式：
5.1 Qe(Qk)=G·C（t2－t1） (KJ/h)
式中：Qe(Qk)——冷冻机制冷量（冷凝器热交换量）（KJ/h）
       C——水的比热，4.186（KJ/Kg℃）
       t2、t1——水的进出口温度（℃）
5.2 Qe(Le)=3.6U1（KJ/h）
式中：U——电压（V）
      I——电流（A）
3） 4）式中：i——各状态点的焓值（KJ/Kg）如图6—2所示
T——蒸发温度（K）
TK——冷凝温度（K）
计算实际制冷量（换热量）时还应该考虑把下述两部分算进去：

1. 蒸发器或冷凝器与周围环境的热交换量。
2. 测取数据前后，蒸发器或冷凝器中水温有明显差别时所带来的影响。

    数据经整理后可参考表6—3格式作出本实验冷冻机的操作确特性表，并对所取得数据进行分析讨论。
                           表6—3  冷冻机操作特性表

6.思考题
6.1影响实际制冷系数不同于理论制冷系数的因素有哪些？
6.2如何提高冷冻机的实际制冷系数？
                       表6—4   R12压力与温度对照表

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