制冷热泵循环演示测量装置

制冷热泵循环演示测量装置

制冷热泵循环教学演示及测量装置-功能阐述与实训应用

一、教学实训目的与设计理念
本装置专为《制冷空调自动化及机电一体化》、《空气调节技术与运用》等专业课程的教学与实训设计，旨在通过工程化的设计理念，全面模拟空调全空气调节系统的工作流程。装置集成了演示与实际两种制冷系统，可在同一实验平台上完成不同制冷工况的演示与实验，使学生能够深入理解制冷热泵循环的工作机制。

二、技术性能与工作环境

1. 输入电源：单相三线，电压范围220V±10%，频率50Hz。

2. 工作环境：温度范围-10℃至+40℃，相对湿度小于85%（25℃时），海拔低于4000m。

3. 装置容量：3.5kVA，制冷剂采用环保型134A。

4. 制热量：约1.5kW，重量约200kg。

5. 外形尺寸：主机约190cm×800cm×1500cm，控制柜约700cm×600cm×1600cm，采用不锈钢可移动支架，配备带刹车功能的轮子。

三、装置配置与特点

1. 主体结构：主体板采用4040方钢焊接而成，颜色为蓝色，两侧封板为活动结构，白色设计。设有排水口、补水口及通风孔，补水口可连接自来水实现自动补水。

2. 观察窗设计：设备正面与背面设有白色门，打开门可直观展示系统原理。面板上设有观察孔，装有耐压2MP的有机玻璃，可观察压缩机、冷凝器、蒸发器等部件的工作状态。

3. 控制面板：控制柜采用蓝色框架结构，白色搭配色，前后开门设计。面板上部嵌入电流表、电压表、指示灯、漏电开关等控制元件，下部为网孔板设计，便于接线与二次开发。

4. 安全保护：装置配备漏电压、漏电流过流保护装置，符合国家标准。

四、制冷与热泵循环系统

1. 制冷系统：由1P空调压缩机、冷凝器、视液镜、干燥过滤器、手动节流阀、蒸发器等组成，制冷剂为134A。

2. 冷却与冷冻循环水系统：分别由两套电磁涡轮流量计、控制阀门、循环水泵组成，提供冷却与冷媒水的循环。水泵采用耐高温设计，流量与扬程可调。

3. 温度测量系统：由多路数据采集模块与12个高精度PT100传感器组成，可测量吸气温度、排气温度、入口温度等关键参数。

4. 压力与流量测量：采用电流型压力变送器测量制冷系统压力，两个涡轮流量计分别测量冷凝水与冷却水流量。

五、温度控制系统与加热系统

1. 低温冷却水温度控制系统：提供独立的小型冷水机组，为整机提供不同的冷凝环境，温度控制范围5-30℃。

2. 高温冷却水温度控制系统：配备功率1500W的加热器，电压220V，水箱温度控制范围5-50℃。

3. 蒸发器水温度加热控制系统：提供功率1500W的加热器，电压220V，温度控制范围5-50℃。

六、特色配置与功能

1. 不锈钢冷凝器与蒸发器：采用直径100MM、厚度0.5MM的不锈钢管和法兰可拆结构，设有观察窗，可观察制冷工质的冷凝与蒸发过程。

2. 压力保护系统：加装高低压力保护装置与能量调节系统，确保压缩机在安全压力下工作，同时实现带视窗换热器的压力动态调节。

3. 节流方式：提供手动膨胀阀、内平衡膨胀阀、毛细管节流三种节流方式，便于教学演示。

4. 控制系统：制冷、制热、节流方式等全部实现全自动控制，由软件自动完成。

5. 17寸嵌入式工控一体机：配备高性能处理器、固态硬盘、集成显卡等，可在线显示温度、压力、流量等关键数据，并支持数据记录与曲线显示。

七、实训功能与教学模式

1. 制冷循环与热泵演示：观察制冷工质的蒸发、冷凝过程及压缩机的工作现象。

2. 多种实验现象演示：包括热泵循环、制冷循环等。

3. 故障模拟与诊断：演示制冷系统的常见故障及处理方法。

4. 水系统循环原理演示：展示空调水系统的循环流程。

5. 节流装置效果对比：演示三种节流装置在制冷系统中的制冷效果。

6. 制冷剂回流热泵原理研究：研究不同工况下制冷剂回流对制冷量的影响。

7. 制冷量计算与分析：利用水冷冷凝器热平衡法计算制冷压缩机的制冷量，并分析能效比。

8. 自动化仪表应用：教授学生如何使用自动化仪表进行数据采集与分析。