制冷压缩机教学实验台设备改造应用分析

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1，概述

制冷压缩机试验台是制冷(热泵)循环演示试验装置，只能对制冷压缩机的性能试验进行教学演示，只适用于一种类型的压缩机，不能进行科学研究。其制冷(热泵)循环演示装置的工作原理如图1所示测试装置由全封闭压缩机、热交换器1、热交换器2、浮子截止阀、四通换向阀、管道等组成，水系统由转子流量计、热交换器中的线圈等组成，并装有温度、压力、电流、电压等测量仪器制冷工质采用低压工质R12

测试设备只能用于教学演示。在压缩机性能测试中，测试装置主要存在以下问题

(1)温度测量的不准确性

在测试装置中，流入和流出热交换器1和热交换器2的水的温度由电流线测量；同时，热电偶线没有正确放置。在测试装置中，热电偶丝远离热交换器1和热交换器2的入口和出口放置，并且放置在铜管的外表面上，使得测量的温度与水的实际温度相差很大。

(2)仪表读数不够

测试装置中使用的仪表度数很低，给压缩机功率计算带来很大误差。

(3)与环境的严重热交换

工作介质流经的铜管暴露在外，与外界的热交换相对严重，影响测量参数，导致测试结果不真实

图1制冷(热泵)循环演示装置示意图

2、测试装置的改进

随着我校教学和科研工作的质量越来越高，上述演示实验装置已不能再培养学生的科研能力、创新能力和动手能力。教学实验台的改革是为了充分利用现有的教学资源。改造后的实验台不仅需要能够演示制冷(热泵)循环系统的工作原理，而且能够进行热力学计算

(1)热电偶

原测试装置的热电偶未测量冷却水温度，热电偶放置不当，导致测量误差较大。考虑到循环管道的散热系数，为保证热电偶的测量精度，采取以下措施进行改造

1)更换热电偶螺旋热电偶用来代替原来的热电偶丝。

2)改变热电偶的安装位置为了保证热电偶与冷却水的直接接触，在冷凝器和蒸发器的出口处钻孔，并将热电偶的触点插入管道中与水直接接触。

(2)安装隔热材料

原试验装置的铜管暴露在空气中。由于各管道的散热和与外界空气的热交换，制冷剂蒸汽到达蒸发器和冷凝器时的温度受到很大影响，导致压缩机的制冷效率严重降低因此，保温棉用于包裹每个管道、蒸发器和冷凝器的表面，以防止与环境的热交换。

(3)压缩机安装方法

在原试验装置中，压缩机与铜管焊接在一起，每次更换压缩机都必须重新进行焊接处理，给试验带来很大的麻烦。改造后，通过截止阀将压缩机连接到铜管上，既保证了更换压缩机的方便，又控制了管内制冷剂的流量。改进的安装方法如图2所示。

3、压缩机性能试验

为了验证试验台改造的程度，在试验设备改造前后，对同一台压缩机和改造后的压缩机在相同工况下进行了性能试验。同时，在改进后的装置上进行压缩机的优化设计性能试验，计算试验结果后得到的曲线如图3和图4所示。

图2改进的安装方法

图3实验台改造前后压缩机制冷系数

图4不同阀板厚度

水流量/L·的压缩机制冷系数；H-13.20毫米2.75毫米2.30毫米321 . 061 . 081 . 11401 . 141 . 21 . 2481 . 21 . 286 . 11 . 211 . 271 . 27721 . 171 . 231 . 23

表1不同阀板厚度的压缩机制冷系数

从图3和图4中可以看出，压缩机的性能系数-制冷系数由试验表明，制冷系数随着阀板厚度的减小而逐渐增大，通过改变制冷压缩机的间隙容积可以提高压缩机的制冷系数。