《热泵技术》 .PDF

“热泵技术”课程实验教学手册大连理工大学土木工程实验中心建筑环境与设备工程实验室2012年10月热泵供热性能实验（1）实验目的1）掌握两级和单级级空气源热泵压缩系统的工作原理2）掌握在不同工况下实际热泵循环效率和系统性能变化规律的影响因素3）了解可变容量特性对两者性能的影响级压缩热泵4）了解两级压缩的节气门机构的开度供热单元的中间补充风量和系统性能的影响（2）实验内容1）画出压力和热焓图根据实验中测得的参数进行制冷剂循环. 2）观察室外环境温度对热泵机组的热容量和性能的影响，并分析空气源热泵的低温适应性. 3）节流装置的工作特性分析（3）实验原理热泵基础热泵通常由电能驱动，从低温热源中提取热量，然后将其传递给高温热源，以供使用. 利用. 传递到高温热源的热量不仅大于. 所消耗的能量大于从低温热源吸收的能量. 在标准运行条件下，热泵系统消耗一单位能量，从低温热源中提取两单位能量，然后一起输出三单位能量（参见图1）. 热泵单元主要由四部分组成，即压缩机，加热盘管（即冷凝器），膨胀阀和吸热盘管（即蒸发器）（见图2）. 图1热泵原理图2热泵单元的基本组成1两级压缩热泵循环该实验平台中采用的一级节流不完全中间冷却的两级压缩制冷/热泵循环如图1所示. 图3.

（a）（b）图3分两个阶段进行不完全节流和中间冷却的两阶段压缩制冷/热泵循环压缩过程: 低压阶段压缩高压阶段压缩蒸发压力中压冷凝压力1.来自蒸发器低温制冷剂蒸汽（压力P0）首先进入低压级压缩机，在压缩机中被压缩至中间压力Pm2. 通过中间冷却器冷却后，冷却至过热蒸汽. 3.然后进入高压级压缩机，将其压缩至冷凝压力Pk，再排放到冷凝器中. 1）单位质量制冷量: q = h －hkJ / kg0 1 82）单位体积制冷量: q = q / vkJ / m3v 0 13）机组冷凝热负荷: q = h －hkJ / kgk 4 54）低压机组的理论压缩功: w = h －hkJ / kg0d 2 15）高压机组的理论压缩功: w = h －hkJ / kg0g 4 36）低压制冷剂的质量流量: M = Q / qkg / sRd 0 0h′-h7）高压制冷剂的质量流量: M RgM Rd 3 7 kg / sh′-h3 52M ⋅h -h8）性能系数: εQ0Rd（1 8）0 +-+ -PPM（hh）M（hh）odRg 2 1Rg 4 3（4）实验装置实验装置用于空气源热量的加热性能泵如图4--图7所示.

包括: 两级压缩热泵机组，变频压缩控制系统，电子膨胀阀运行控制系统，湿度控制系统，温度，压力热泵技术，质量流量，有用功率等运行参数显示系统，数据采集系统，乙二醇溶液盒子模拟环境温度系统和冷热恒温室. 热泵机组主要由低压压缩机，高压压缩机，中间热交换器，室内和室外热交换器，电子膨胀阀及其他主要部件，附件和制冷剂连接管组成. 在多变量参数下热泵技术，高低压压缩机耦合过程的制冷剂循环压力和焓图，工作流体的循环量，节流阀的调节特性以及双级性能测量/单级压缩热泵系统等. 空气制冷剂乙二醇热泵单双级空气-水热交换单元恒温单元压缩节流单元热交换单元中间板式6热交换器5 TT液位存储9 102 $ T1 2#9 * 6 *指示器液体11187 2T3型箱式翅片管T1#7 * 12扇形乙二醇P3和盘管恒温器8 * T液位闪蒸指示器蒸汽泵16P装置17加热设备混合室5 * 3 $ 1 * 1＆2＆2 * T风扇T盘管P T8P T板式热交换器15 14泵热交换器cTT水T低压水位1 $高压水位db压缩机压缩机风扇4 * 4线圈3 * 3 P T13加热循环制冷循环水循环乙醇循环油循环毛细管T温度传感器P压力传感器转子流量计质量流量计电子膨胀阀气液分离器油分离器四通阀调节阀电磁阀止回阀截止阀图4空气源热泵系统图31-低压压缩机2-高压压缩机3-低压侧蓄能器4-高压侧蓄能器5-低压发动机气液分离器6-高压发动机气液分离器7-低压发动机油分离器8-高压油分离器9-蒸发板式热交换器10-冷凝板式热交换器11-中间板式热交换器12-中间混合室## 13-1电子膨胀阀14-2电子膨胀阀15液位计16-冷凝器侧质量流量计17-蒸发侧质量流量计18-中间喷射侧质量流量计虚拟连接di图6恒温恒湿室图7实验平台的总体布置实验平台数据采集系统的主要功能是在恒定的工作条件和稳定的运行条件下，收集并存储实验平台的运行参数，以方便实验系统性能分析的数据（图7）.

因此，该实验平台的数据采集系统选择了精度较高的测试仪器和6位半精度的KEITHLEY-2700数据采集仪器以及两对具有40A / D转换通道的7702数据采集卡. 收集所有参数，例如温度，压力和流速，并通过RS232接口将其连接到计算机，以实现传感器与计算机之间的数据传输和存储. 表1列出了每种仪器和设备的具体性能参数. 表1数据收集系统每种设备的性能参数名称型号特征参数工作范围精度4级A±±0.15（0.15+温度传感器Pt100不锈钢5.2mm标准型-50℃〜200℃0.002·| T |）Γ0.9约10s4〜20mA 2线MIDAS S05过载电阻-0.1〜4MPa0〜1MPa≤5kPa401010-459Γ0.9约≤5ms压力传感器1〜5V 3线MIDAS S05过载电阻-0.1〜10MPa0〜4MPa≤20kPa401010-459Γ0.9 ≤5ms介质温度: -40〜80℃介质粘度: ≤5×10-62m / s3 -1转子流量计LWGYA100.15〜1.5mh±0.2％FS耐压: 32MPa模拟量输出: 4〜20mA流体温度: -40〜 200℃-1KLB-CMFI-DN30〜350kgh±0.2％FS环境温度: 0〜40℃质量流量计环境湿度: ≤90％RH-1KLB-CMFI-DN10模拟量输出: 4〜20mA0〜1200kgh±0.2％FS流体温度: -50〜200℃TQ-UHZ磁翻板液位承受压力: 4MPa0〜0.25m±4％FS仪表模拟输出: 4〜20mA输电最大电压: AC330V±（0.4指示值ZW16030〜5kWh设备最大电流: 15A + 0.1量程）电压，电流，2个插槽和六个半数据采集仪KEITHLEY-2700和频率可编程接口: RS-232设置测量精度注意: Γ是达到最终读数90％所需的时间.

0.95图8测试监控系统流程图（5）测试步骤1）检查整个系统设备，如果没有异常，请依次打开每个设备的电源（需要在设备的指导下完成）老师）. 2）如果有必要打开冷藏库，请在预设温度下调节和控制冷藏库的温度. 3）在冷藏温度达到设定温度后启动组，并在系统稳定后记录数据. 4）分析和整理数据. 5）测试完成后，根据指导员的要求关闭设备和电源. （六）试验数据的记录与处理1）试验概况记录试验名称: ；测试时间: 年，月，日；环境温度: ℃；单位型号: 机组铭牌制冷（热）量: kW；单位铭牌功率: kW；泵铭牌功率: kW；测试员: ;讲师: 2）试验数据记录表6表2热泵性能试验记录表组编号P 1 P2 P3P4 t1 t2t3 t4 t5 t6 W COP 1 2 3 4 5 P，t为低压压缩机的吸入压力温度； 1 1 P，t均为低压压缩机的排气压力和温度； 2 2 P和t为高压压缩机的吸入压力温度； 3 3 P和t是高压压缩机的排气压力温度； 4 4 T和t是泵的入口和出口温度； 5 6 W是设备的总功耗. （7）思考题: 1）通过理论计算获得空气源热泵的理论加热性能COP值，比较实验值与理论值的差异，并指出产生差异的原因； 2）低温环境下的热容量和COP降低显然，尝试分析原因； 3）分析影响两级压缩热泵系统性能的因素； 4）分析两级压缩热泵系统中两个节气门机构的开度之间的关系. 7

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