Порядок и последовательность проведения опытов

1. Перед пуском установки студенты обязаны подробно изучить методические указания к лабораторной работе, подготовить журнал наблюдений для занесения опытных данных (см. приложение), ознакомиться с работой измерительных приборов: амперметра, измерителя температур, анемометра.

2. После пуска установки и выхода ее на стационарный режим работы требуется:

а) Замерить анемометром среднюю скорость охлаждаемого воздуха на выходе из кожуха испарителя. Скорость воздуха в м/с определяется по градуировочной характеристике анемометра, приведенной в приложении (рис. 5).

б) Измерить температуру в соответствии с журналом наблюдений в контрольных точках . Номера термопар на схеме установки и переключателе А (рис. 3) соответствуют друг другу. Зафиксировать с помощью измерителя температуры значения температур в mV. В журнале наблюдений значение температуры должно быть выражено как в градусах Цельсия (^оС), так и в градусах Кельвина (К) для построения цикла в диаграмме.

При измерении температуры воздуха термопары показывают действительную температуру в воздушном потоке, поэтому непосредственно заносятся в журнал наблюдений (град. С). При измерении температуры фреона термопарами значения температур соответствуют температуре пограничного слоя трубопровода, т.е.

, (6)

здесь - действительная температура фреона, ^оС;

- температура воздуха в помещении, ^оС.

Тогда действительная температура фреона, которая заносится в журнал наблюдений, определяется по формуле:

. (7)

в) Измерить амперметром ток и определить электрическую мощность, потребляемую трехфазным асинхронным двигателем компрессора по формуле:

, кВт,

где - междуфазное напряжение – 380V,

I - ток в одной из фаз по показанию амперметра, А.

= 0,85.

г) Занести в журнал наблюдений (приложение табл. 4) данные п/п а); б); в.

Построение цикла ТН в диаграммах и .
Определение энергетических показателей
и основных характеристик ТН

1. По данным журнала наблюдений (средним в опытах значениям температур) построить цикл холодильной установки в диаграммах lq P-1 и ТS. Построение цикла установки (рис. 4) на диаграмме lq выполняется в следующей последовательности:

· на диаграмме наносятся изотермы, определяющие режим работы установки: - температура кипения хладагента в испарителе, - температура конденсации хладагента в конденсаторе, - температура переохлаждения хладагента перед терморегулирующим вентилем, - температура фреона на всасывании до компрессора;

· т.к. при конденсации и испарении в зоне влажного пара изобары и изотермы совпадают, на диаграмме lq строятся изобары Р_и – давление на всасывании и Р_к – давление на нагнетании, соответствующие и (для проверки правильности определения величины Р_и и Р_к пользуются данными из таблицы 1 в приложении);

· на диаграмме lq в месте пересечения линий Р_и и находится точка 1, определяющая состояние всасываемого компрессором пара;

· через точку 1 проводится адиабата до пересечения с изобарой Р_к в точке 2 (при );

· через точку 2 проводится изотерма , соответствующая температуре фреона на нагнетании: ( должна быть выше );

· изобара от точки 2 до точки 4 характеризует процессы, происходящие в конденсаторе – это процесс охлаждения перегретого пара фреона до состояния насыщения (2 - 3) и процесс полной конденсации сухого насыщенного пара хладагента до состояния кипящей жидкости (3 – 4);

· пересечение изобары Р_к и изотермы определяет состояние переохлаждения жидкости – точка 4¢ (изотермы левее нижней пограничной кривой, х=0 в диаграмме lq проходят практически параллельно линиям );

· состояние влажного пара после дросселирования в терморегулирующем вентиле находится на пересечении линии , проходящей через точку 4¢ с изобарой Р_и.

· пересечение изобары Р_и с верхней пограничной кривой х=1 в точке 1¢ определяет состояние фреона до теплообменника (сухой насыщенный пар);

· На диаграмме lq для точек 1;2;3;4;4¢;4;5¢;1¢ определяют величину P; t; i; S. Затем, используя эти значения, на миллиметровой бумаге строят цикл ТН в диаграмме .

Рисунок 4 - Цикл воздухо-воздушного теплового насоса

в диаграммах lq (а) и (б)

2. Расчет энергетического баланса воздухо-воздушного ТН

а) Определяется количество тепла, отдаваемого фреону воздухом (охлаждаемым объектом), проходящим через оребрение испарителя:

, кВт, (8)

где - массовый расход воздуха через испаритель (кг/с);

- средняя скорость воздуха (измеренная анемометром) на выходе из испарителя (м/с);

- сечение, в котором измеряется скорость воздуха (7,0×10^{-3 м2});

- плотность воздуха при температуре на выходе из испарителя (кг/м³) (см. приложение табл. 2);

- средняя температура воздуха на входе в испаритель, К;

- средняя температура воздуха после испарителя, К;

- средняя теплоемкость воздуха в испарителе (кДж/кг×К) (см. приложение табл. 2);

- это количество тепла(холода) называется холодопроизводительностью установки по воздуху (кВт).

б) Определяется количество тепла, отводимое от конденсатора воздухом (нагреваемый объект)

, кВт, (9)

где - массовый расход воздуха через конденсатор (кг/с);

- сечение, в котором измеряется скорость воздуха у конденсатора (10,1×10^{-3 м2});

- средняя скорость воздуха (измеренная анемометром) за конденсатором (8 м/с);

- плотность воздуха при температуре после конденсатора (кг/м³) (см. приложение табл. 2);

- средняя теплоемкость воздуха в конденсаторе (кДж/кг×К) (см. приложение табл. 2);

и - температура воздуха до и после конденсатора, К.

в) Составляется уравнение энергетического баланса воздухо-воздушного теплового насоса

, кВт, (10)

где - электрическая мощность потребляемая лабораторной установкой, кВт.

3. Определение основных энергетических характеристик фреоновой ПКУ, работающей в режиме воздухо-воздушного ТН

а) Определяется массовый расход фреона в установке

, кг/с (11)

и холодопроизводительность установки по фреону , кВт. (12)

б) Сравниваются холодопроизводительность установки по воздуху и фреону. Определяются потери в окружающую среду:

, кВт. (13)

в) Определяется удельная работа на сжатие 1 кг пара фреона:

, кДж/кг. (14)

г) Определяется удельная теплота конденсации (вместе со снятием перегрева) , которая передается 1 кг фреона нагреваемому объекту:

, кДж/кг. (15)

д) Определяется коэффициент преобразования ТН:

. (16)

е) Определяются теоретические затраты мощности на сжатие фреона в компрессоре:

, кВт. (17)

ж) Определяется к.п.д. использования электрической мощности при работе ПКУ в режиме ТН:

. (18)

После окончания расчетов сделать общие выводы по работе и дать характеристику проведенных исследований.