北理珠-制冷原理设备实验指导书

1北京理工大学珠海学院制冷原理设备实验指导书热能与动力工程教研室2015.52目录实验一表面式换热器性能测试实验二翅片管式换热器性能测试实验三直流调速家用中央热泵式空调机组的拆装实验3（一）、表面式换热器性能测试通常表面式换热器可分为表面式冷却器和空气加热器两大类。表面式冷却器一般以冷水或者制冷剂作为冷媒，可实现对空气的等湿冷却、减湿冷却等处理过程。空气加热器一般以热水或者蒸汽作为热媒，可实现对空气的等湿加热的处理过程。一、实验目的通过本实验熟悉和掌握空气加热器（简称加热器）性能（换热量）的测定方法。二、实验装置及仪器图一、实验装置示意图1.循环水泵2.转子流量计3.过冷器4.表冷器5.实验台支架6.吸入段7.整流栅8.加热前空气温度9.表冷器前静压10.U形差压计11.表冷器后静压12.加热后空气温度13.流量测试段14孔板17.风机18.倾斜管压力计19.控制测试仪表盘20.水箱4换热器为表冷器，表冷器几何尺寸如下表：铝翅片尺寸（mm）片距（mm）基管直径dw/dn（mm）迎风面积Fy（m2）散热面积F（m2）最窄通风面积f（m2）热水流通面积fˊ（m2）200432.010/80.040.8850.0260.000012562．水箱电加热器总功率为4.5kW，分三档控制，三档功率分别为1.5kW。3．空气温度和热水温度用K型热电偶测量。4．空气流量用孔板配倾斜式微压计测量。5．空气通过换热器的流通阻力，在换热器前后的风管上设静压测嘴，配倾斜式微压计测量；热水通过换热器的流通阻力，在换热器进出口处设测阻力测嘴，配压力表和U型管测量。6．热水流量用转子流量计测量。三、实验方法1．联接电源（380V，四线，50HZ，5kW）。2．向电热水箱内注水至水箱净高5/6处。3．用耐压胶管连接换热器进出口处的阻力测嘴和差压计的管口。4．连接倾斜式微压计及其相应的接口。5．工况调节1）全开水箱电加热器开关，待水温接近试验温度时，打开水泵开关，利用水泵出口阀门调节热水流量。2）视换热器情况，调节水箱电加热器功率（改变加热器投入，并利用调压器改变第三组加热器工作电压），使热水温度稳定于试验工况附近。[注]停机注意事项：5（1）先关闭全部电热器开关；（2）十分钟后关闭水泵和风机开关。（3）最后，切断电源。四、实验步骤1）拟定试验热水温度（可取T1=50~65℃）2）在固定热水流速，改变空气流速的工况下，进行一组试验（5个以上工况）。3）在固定空气流速，改变热水流速的工况下，进行一组试验（5个以上工况）。4）每一工况的试验，均需测定以下参数：空气进口温度（或室温）；空气出口温度及空气流量；热水进出口温度及热水流量；空气和热水通过换热器的阻力等。五．数据处理1）空气吸热量：Q1=Cpk·Gk(t2-t1),[W]2）热水放热量：Q2=Cps·Gs(T1-T2),[W]3）平均换热量：，[W]4）热平衡误差：5）传热系数：·[W/m2·℃]式中：Cpk，Cps分别为空气和水的定压比热。[J/kg·℃]Gk，Gs分别为空气和水的质量流量，[kg/s]Gk=m3/sα——流量系数，空气取0.9988；ε——被测介质的膨胀校正系数，空气取0.6329；6F0——孔板喉部断面面积m2；ΔP——孔板前、后取压断面的静压差，ρ——气体密度，kg/m3；Gs——进口温度下的水流量kg/sb——微压计倾斜比1/5t1，t2——空气的进出口温度,[℃]T1，T2——热水的进出口温度,[℃]F——换热器散热面积0.885[m2]——传热温差，[℃][℃][注意事项]：热水温度不能超过70℃。以免影响设备使用寿命。将原始数据记于表一、表二。将计算整理数据记于表三。加热器的平均换热量为式中：加热器的平均换热量，kW；实验中两流体间的热平衡偏差为则符合要求，实验即为合格；否则需要改变运行参数，重新进行测定与计算。7表一固定热水流速记录表编号空气流速水测流量：空气侧进口温度出口温度进口温度出口温度12345表二固定空气流速记录表编号水测流速水测空气侧流量：进口温度出口温度进口温度出口温度12345表三水测流量空气侧流量水测换热量Q1空气侧换热量Q2平均换热量Q传热系数K热平衡偏差8六、问题讨论1、换热量随水测或空气侧流速的改变怎么样变化？2、传热系数随水测或空气侧流速的改变怎么样变化?9（二）、翅片管式换热器性能测试一、实验目的1．了解翅片管式换热器的原理；3．测量翅片管式换热器的性能；4．培养学生独立进行科研实验的能力。二、实验内容1．熟练实验原理和实验装置，学习正确使用测温度、测压差、测流速、测热量等仪表。2．正确安排实验，测取管外放热和阻力的有关实验数据。3．对实验设备，实验原理，实验方案和实验结果进行分析和讨论。三、实验设备实验的翅片管束安装在一台低速风洞中——实验装置和测试仪表如图1所示。试验由有机玻璃风洞，加热管件、风机支架、测试仪表等六部分组成。有机玻璃风洞由带整流隔栅的入口段，整流丝网、平稳段、前测量段、工作段、后测量段、收缩段、测速段、扩压段等组成。工作段和前后测量段的内部横截面积为200mmx200mm。10五、实验步骤1．熟悉实验原理,实验设备2．调试检查测温、测速、测热等各仪表，使其处于良好工作状态；3．接通电加热器电源，将功率控制在150W，予热5~10分钟后，开动引风机，注意到引风机需在空载或很小的开度下启动；4．调整引风机，来控制实验工况的空气流速，一般空气风速应从小到大逐渐增加，实验中，根据毕托管压差读值，可改变6~7个风速值，这样就有6~7个实验工况；将测量的量整齐地记收予先准备好的数据记录表格中。6．进行实验数据的计算和整理，将结果逐项记入数据整理表格中。在整理数据时，可以用手算程序。7．对实验结果进行分析和讨论。应注意，当所有工况的测量结束以后，应先切断电加热器电源，待10分钟后，再关停引风机。六、数据整理数据的整理可按下述步骤进行：111．计算风速和风量测量截积的风速（8）α——流量系数，空气取0.9988；ε——被测介质的膨胀校正系数，空气取0.6329；F0——孔板喉部断面面积m2；ΔP——孔板前、后取压断面的静压差，可用ρgh计算ρ——气体密度，kg/m3；故得出速度的单位为m/s风量：Ma=U测F测ρ测其中：测量截面积F测=0.072m3.14，测量截面处的密度由出口空气温度Ta2确定。2．空气侧吸热量：）（a1a2paa1-**TTCMQ（9）3．电加热器功率IUQ2式中：I——电流表读值（A）；U——电压表读值（V）。4．计算热平衡误差（10）七、讨论（一）分析实验误差原因和改进措施。（二）通过实验，掌握了哪些实验技能？巩固了哪些基本概念？12附录表一实验数据记录表序空气流速空气流量空气侧进口温度空气侧出口温度电加热器加热时间（t）123456表二实验数据处理编号空气侧换热量电加热量热平衡差12345613（三）、直流调速家用中央热泵式空调机组的拆装实验在普通空调器的基础上，安装一个四通换向阀，改变阀的操作，可以使原来空调器的蒸发器和冷凝器的功能互相对换，从而把冷却室内空气的功能改变为加热室内空气的功能。它的特点是一机两用，夏季可以制冷降温，冬季可以制热升温。结构简单，控制方便，价格便宜，适用于+5～43℃环境。带除霜器的热泵式空调器，适用于-5～43℃环境。一、实验目的1)通过本实验了解热泵式空调器的工作原理；2)锻炼实际动手能力,了解热泵式空调器的结构组成；3）了解变频空调的工作原理。二、实验装置及仪器图一、实验装置示意图实验报告要求：1）完成热泵式空调机组的原理图。2）变频技术的原理。3）用一段书面语介绍该机组。4)该机组的适用范围。