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1、概述
制冷壓縮機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)為制冷(熱泵)循環(huán)演示試驗(yàn)裝置，只能對(duì)制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試進(jìn)行教學(xué)演示，并且只適合一種型號(hào)的壓縮機(jī)，無(wú)法進(jìn)行科學(xué)研究，其制冷(熱泵)循環(huán)演示裝置工作原理如圖1所示。該試驗(yàn)裝置是由全封閉壓縮機(jī)、換熱器1、換熱器2、浮子截流閥、四通換向閥及管路等組成，水系統(tǒng)由轉(zhuǎn)子流量計(jì)及換熱器內(nèi)盤管等組成，設(shè)有溫度、壓力、電流、電壓等測(cè)量?jī)x器。制冷工質(zhì)采用低壓工質(zhì)R12。
該試驗(yàn)裝置只能作教學(xué)演示用，在進(jìn)行壓縮機(jī)性能試驗(yàn)方面，試驗(yàn)裝置主要存在以下問題。
(1)溫度測(cè)量的不準(zhǔn)確
試驗(yàn)裝置中，采用電偶絲來(lái)測(cè)量流進(jìn)、流出換熱器1和換熱器2的水的溫度;同時(shí)，電偶絲的放置位置不合適，試驗(yàn)裝置中把電偶絲放置在距離換熱器1和換熱器2進(jìn)出口很遠(yuǎn)的位置，并且放置在銅管的外表面，這樣測(cè)出來(lái)的溫度與水的實(shí)際溫度相差很多。
(2)儀表的讀數(shù)不夠
試驗(yàn)裝置中所采用的儀表的度很低，這對(duì)計(jì)算壓縮機(jī)的功率帶來(lái)很大的誤差。
(3)與環(huán)境的熱交換嚴(yán)重
工質(zhì)所流經(jīng)的銅管都裸露在外面，與外界的熱交換比較嚴(yán)重，影響測(cè)量參數(shù)，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不能真實(shí)。
圖1制冷(熱泵)循環(huán)演示裝置原理圖
2、試驗(yàn)裝置的改進(jìn)
隨著我校對(duì)教學(xué)和科研工作質(zhì)量的要求越來(lái)越高，上述演示性實(shí)驗(yàn)裝置已不能培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的改造，是為了充分利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，改造后的實(shí)驗(yàn)臺(tái)不僅要求能夠演示制冷(熱泵) 循環(huán)系統(tǒng)工作原理，而且能夠進(jìn)行的熱力計(jì)算。
(1) 熱電偶
原有試驗(yàn)裝置的熱電偶對(duì)冷卻水的溫度的測(cè)量不，且熱電偶的位置放置不恰當(dāng)，造成了很大的測(cè)量誤差。考慮到循環(huán)管道散熱的因素，為保證熱電偶測(cè)量的度，采取如下措施進(jìn)行改造。
1) 更換熱電偶。用螺釘式熱電偶代替原來(lái)的電偶絲;
2) 改變熱電偶的安裝位置。為確保熱電偶與冷卻水直接接觸，在冷凝器和蒸發(fā)器的出口處鉆孔，將熱電偶的觸頭插入管內(nèi)與水直接接觸。
(2) 安裝保溫材料
原來(lái)的試驗(yàn)裝置銅管暴露在空氣中，由于各個(gè)管路的散熱以及與外界空氣的換熱，使得制冷劑蒸汽在到達(dá)蒸發(fā)器和冷凝器時(shí)溫度受到很大影響，致使壓縮機(jī)的制冷效率嚴(yán)重降低。為此，采用保溫棉將各個(gè)管路以及蒸發(fā)器和冷凝器的表面包住，防止與環(huán)境進(jìn)行熱交換。
(3) 壓縮機(jī)安裝方式
原有試驗(yàn)裝置中，壓縮機(jī)與銅管焊接在一起，每次更換壓縮機(jī)都要重新進(jìn)行焊接處理，這給試驗(yàn)帶來(lái)了很大的麻煩。改造后，我們將壓縮機(jī)通過(guò)截流閥與銅管連接，既能保證更換壓縮機(jī)方便，還可以控制管道內(nèi)制冷劑的流量。改進(jìn)后的安裝方式如圖2所示。
3、壓縮機(jī)的性能試驗(yàn)
為了驗(yàn)證改造后實(shí)驗(yàn)臺(tái)的度，在試驗(yàn)裝置改造前后，針對(duì)同一臺(tái)壓縮機(jī)和改造的壓縮機(jī)在同一工況下進(jìn)行了性能測(cè)試。同時(shí)，在改造后的裝置上進(jìn)行了壓縮機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)后的性能測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果通過(guò)計(jì)算后得到的曲線如圖3 和圖4 所示。
圖2 改進(jìn)后的安裝方式
圖3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)改造前后壓縮機(jī)的制冷系數(shù)
圖4 不同閥板厚度的壓縮機(jī)的制冷系數(shù)
| 水流量/L·h－1 | 3.20mm | 2.75mm | 2.30mm |
| 32 | 1.06 | 1.08 | 1.11 |
| 40 | 1.14 | 1.2 | 1.2 |
| 48 | 1.2 | 1.28 | 1.28 |
| 61 | 1.21 | 1.27 | 1.27 |
| 72 | 1.17 | 1.23 | 1.23 |
表1 不同閥板厚度的壓縮機(jī)制冷系數(shù)
從圖3和圖4可以看出，改造后的試驗(yàn)裝置所測(cè)出來(lái)的壓縮機(jī)的性能系數(shù)－ 制冷系數(shù)相對(duì)原有試驗(yàn)臺(tái)有了很大的提高，接近于壓縮機(jī)的理論制冷系數(shù)。試驗(yàn)表明:其制冷系數(shù)隨著閥板厚度的減小逐漸增加，通過(guò)改變制冷壓縮機(jī)的余隙容積可以提高壓縮機(jī)的制冷系數(shù)。
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