實驗一室內氣流組織模擬實驗 一、實驗目的 通過室內氣流組織模擬

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1、實驗一 室內氣流組織模擬實驗 一、實驗目的 通過室內氣流組織模擬實驗，掌握常用風口、常見室內送回風口布置對室內氣流分布、工作區(qū)溫度速度均勻性的影響；掌握室內工作區(qū)溫度和速度的測量方法、氣流演示實驗方法。 二、實驗原理 室內氣流組織的優(yōu)劣直接影響室內熱環(huán)境的舒適性和空調設計的實現(xiàn)，同時也直接影響空調系統(tǒng)的能耗量。通常室內工作區(qū)由余熱而形成的負荷只占全室總負荷的一部分。另一部分產(chǎn)生于工作區(qū)之上。良好而經(jīng)濟的氣流組織形式，應在保證工作區(qū)滿足空調參數(shù)要求的前提下，使空調送風有效地排出工作區(qū)的余熱，而不使工作區(qū)以外的余熱帶入工作區(qū)，從而達到不增加送風量且提高排風溫度的效果，直接排除這部分熱量，

2、以提高空調系統(tǒng)的經(jīng)濟性。為此引入評價室內氣流組織經(jīng)濟性指標——能量利用系數(shù)η： 式中，tn、to、tp分別為室內工作區(qū)空氣平均溫度、送風溫度及排（回）風溫度。 通過實測獲得能量利用系數(shù)η，以評價室內氣流組織的經(jīng)濟性。 三、實驗方法 1． 氣流組織測量方法 (1).煙霧法 將棉球蘸上發(fā)煙劑（如四氯化欽、四氯化錫等）放在送風口處，煙霧隨氣流在室內流動。仔細觀察煙霧的流動方向和范圍，在記錄圖上描繪出射流邊界線、回漩渦流區(qū)和回流區(qū)的輪廓，或者采用攝影法直接記錄氣流形態(tài)。由于從風口射出的煙霧不大而且擴散較快，不易看清楚流動情況，可將蘸上發(fā)煙劑的棉花球綁在測桿上，放到需要測定的部位，以

3、觀察氣流流型。這種方法比較快，但準確性差，只在粗測時采用。 (2).逐點描繪法 將很細的合成纖維絲線或點燃的香綁在測桿上，放在測定斷面各測點位置上，觀察絲線或煙的流動方向，并在記錄圖上逐點描繪出氣流流型，或者采用攝影法直接記錄氣流形態(tài)。這種測試方法比較接近于實際情況。 應注意上述用于記錄氣流形態(tài)的攝影法對拍攝焦距、煙霧與背景的對比度等要求較高。 2． 能量利用系數(shù)測量方法 分別在室內工作區(qū)、送回風口處布置溫度測點，溫度測量儀器采用熱電偶測量，工作區(qū)溫度應采用多點布置取其平均值，計算求得能量利用系數(shù)。 3． 風口、氣流組織的選擇 目前環(huán)境室內可供測量的風口有散流器、雙層百葉兩種風口

4、，可供觀察的氣流組織形式有上送上回、上送下回，其中散流器送風口有二個。 四、實驗步驟 1. 選擇一種風口形式及其氣流組織方式，調整送風溫度及其送風量至設定值，待穩(wěn)定后進行實驗； 2. 在被測環(huán)境室工作區(qū)內布置三只熱電偶溫度計、送回風口各布置一支熱電偶溫度計，并把溫度計連接到溫度顯示儀表； 3. 在送風管道內安放發(fā)煙劑，等煙霧到達一定濃度且穩(wěn)定后，觀測室內氣流組織流態(tài)，采用煙霧法或者逐點描繪法或者拍攝法記錄某一平面的室內氣流組織情況； 4. 與此同時記錄所測到工作區(qū)、送回風口處的溫度； 5. 再選擇一種送風形式，重復以上步驟進行實驗。 五、實驗結果 1． 根據(jù)相機拍攝的氣

5、流組織效果圖，分析該氣流組織的流動情況； 2． 記錄相關測試數(shù)據(jù)： 風口 形狀 送風 方式 序號 室內溫度：tn 送風 溫度 to 回風 溫度 tp 能量利用系數(shù) 1 2 方形散流器 上送上回 ① ② ③ 平均能量利用系數(shù)： 六、思考問題 1． 煙霧法觀測室內氣流組織有什么不足地方，你有其他方法測試室內氣流組織？ 2． 如何用能量利用系數(shù)η評價室內氣流組織的優(yōu)劣？ 3． 請說明你所采用的工作區(qū)溫度的測量點布置方法，說明理由。

6、 14 實驗二 風機盤管熱工性能測試實驗 一、實驗目的： 1.了解風機盤管冷量測量的實驗室測試方法； 2.了解水側和空氣側冷量測量方法； 3.掌握主要測量儀器的使用； 4.掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法。 二、實驗儀器設備 1.定頻壓縮機機組，壓縮機：日立，SHW33TC4-U，名義冷量5990W； 2.變頻壓縮機機組，壓縮機：日立，THS20MC6-Y，名義冷量8150W（90Hz）； 3.相應的冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)和空調風系統(tǒng)； 4.風機盤管性能測試焓差本體； 5.Pt100鉑電阻，空氣取樣器； 6.測試風機盤管，新晃SCR600。

7、三、實驗原理 1. 風機盤管熱工性能測試根據(jù)中華人民共和國機械行業(yè)標準JB/T 4283-91，測試名義供冷工況：環(huán)境空氣干球溫度27℃，環(huán)境空氣濕球溫度19.5℃，風機盤管進口水溫7℃，進出口水溫差5℃，風機轉速，最高額定轉速，被測風機盤管出口與測試室的空氣靜壓差，0±2Pa； 2. 測量系統(tǒng)原理圖如圖1所示； 圖1 測量系統(tǒng)原理圖 3. 采用焓差測試方法，分別測量風機盤管回風空氣和出風空氣的干球溫度和濕球溫度，采用噴嘴測量風機盤管出風量，用焓差計算測試機組空氣側的總制冷量Qa； 4. 測量風機盤管的進、出水溫度，以及相應的水流量，計算測試機組水側的總制冷量Qw。 5. 若空氣側

8、總制冷量和水側的總制冷量的差值在5％之內，本次實驗數(shù)據(jù)有效。兩個數(shù)據(jù)的平均值作為測試風機盤管空調器的冷量Q。 6. 計算方法 (1) 測試機組送風量計算 a) 通過單個噴嘴的風量按下式計算： b) 當使用多個噴嘴時，總的風量為各單個噴嘴風量的總和； c) 有試驗測得的風量換算成標準狀態(tài)時的風量 (2) 供冷量計算 a) 水側供冷量計算： ； b) 風側供冷量和顯熱供冷量計算： ； ； ； c) 空氣焓及其含濕量計算： ； ； ； (3) 風機盤管實測供冷量計算： (4) 風側冷量和水側冷量的熱平衡率： 以水側冷量為基準，熱平衡率 (5

9、) 在供冷量計算中，如果需要計入試驗裝置的漏熱修正值，則其漏熱量的修正值應用下式計算： △Q值應以代數(shù)相加計入空氣側冷量的計算式中。kAe值的確定應在實驗進行前，對實驗裝置進行標定時而求得。 7. 計算式中的符號： L — 單個噴嘴的風量，m3/s； An — 噴嘴面積，m2； C — 噴嘴的流量系數(shù)，通常取0.98～0.99； △P — 通過噴嘴的靜壓差，Pa； P0 — 標準大氣壓，Pa，可取101325Pa； P — 噴嘴喉部處空氣絕對壓力，Pa； Pm — 在測量干、濕球溫度處或取樣管中的空氣絕對壓力，Pa； V′n — 在噴嘴進口處的濕空氣比容，m3/kg（濕

10、空氣）； Vn — 標準大氣壓下的噴嘴進口處干、濕球溫度下的濕空氣比容，m3/kg（干空氣）； X — 在噴嘴進口處的濕空氣含濕量，kg/kg（干空氣）； D — 噴嘴喉部直徑，m； Ls — 標準狀態(tài)時的風量，m3/s； W — 供水量，kg/s； Cpw — 水的定壓比熱，取4187 J/(kg ?℃)； Cpa — 空氣的定壓比熱，J/(kg ?℃)； tw1、tw2 — 進入和離開被測風機盤管的冷水溫度，℃； E — 輸入被測風機盤管的總功率，W； Qw — 水側的供冷量，W； Qa — 空氣側的供冷量，W； Qse — 顯熱的供冷量，W； Q—被測風機盤管的

11、實測供冷量，W； ΔQ — 試驗裝置的漏熱量修正值，W； t1、t2 — 進入和離開被測風機盤管的空氣干球溫度，℃； t1′、t2′— 進入和離開被測風機盤管的空氣濕球溫度，℃； tsr — 試驗環(huán)境的空氣溫度，℃； e — 空氣中的水蒸汽分壓力，Pa； et′— 與濕球溫度t′相對應的飽和水汽分壓力，Pa； A —系數(shù)，℃-1，當流過濕球溫度計的風速為3.5～10m/s時，可近似取 A=0.000662，℃-1； kAe — 試驗裝置的漏熱系數(shù)，W/℃； h1、h2 — 進入和離開被測風機盤管的空氣焓值，kJ/kg（干空氣）。 四、實驗步驟 1. 將水系統(tǒng)中的閥門

12、切換至風機盤管測試； 2. 按照順序依次打開送風機、冷卻塔、冷凍水泵、冷卻水泵； 3. 打開風機盤管機組，并將風速設定在高速檔； 4. 檢查冷卻水、冷凍水系統(tǒng)水壓是否正常，如全部正常，開啟制冷機組及空調箱電加熱、電加濕系統(tǒng)； 5. 控制風機盤管回風處的空氣狀態(tài)：空氣干球溫度27℃，空氣濕球溫度19.5℃，并保持穩(wěn)定； 6. 設定冷水機組的出水溫度使風機盤管的進水溫度為7℃； 7. 調整風機盤管水路上的電動三通閥門，使風機盤管出水溫度為12℃，并保持穩(wěn)定； 8. 調整引風機轉速，使靜壓室內的壓力為0，并保持穩(wěn)定； 9. 待所有工況穩(wěn)定30分鐘后，進行相關數(shù)據(jù)的記錄和采集。每隔五分

13、鐘記錄一組數(shù)據(jù)，共記錄7組。 10. 實驗完畢，依次關閉電加熱、電加濕、制冷機組、風機盤管、冷卻水泵、冷凍水泵、送風機。 五．實驗思考 1. 調節(jié)風機盤管水路電動三通閥時，閥門的開度對進出口水溫、水流量有什么影響。 2. 為什么要把靜壓室內的壓強調節(jié)到與外界大氣壓相等？ 3. 查閱相關樣本，將測試風機盤管與其他風機盤管的性能做對比。 六、實驗數(shù)據(jù)整理 噴嘴尺寸： 室外氣溫： 室外氣壓： 風機銘牌： 靜壓室、混合室和接收室暴露面積Ak： 序號 測試時間 風機盤管進口空氣狀態(tài) 接收室空氣狀

14、態(tài) 風機盤管水路 噴嘴壓差 Pa 干球溫度 ℃ 濕球溫度 ℃ 干球溫度℃ 濕球溫度 ℃ 進口水溫 ℃ 出口 水溫 ℃ 水 流量 L/s 1 2 3 4 5 6 7 平均值 實驗三 空調系統(tǒng)風量平衡調試實驗 一、實驗目的 通過對本實驗室空調風管

15、系統(tǒng)的風量平衡調試，掌握空調系統(tǒng)中的風速、風壓和風量的測量過程和方法；了解實驗中所用儀器、儀表的正確使用方法；學習并掌握基準風口調整法或比例調節(jié)方法。 二、實驗原理 1. 管道特性 送風量調整實質上就是通過改變風管阻力特性使風管中風量達到設計風量，通過各支管阻力平衡調整，以達到各支管、系統(tǒng)總管風量設計要求。 由流體力學基本知識可知，風管阻力損失近似與風量的平方成正比，即： 式中：H——風管阻力； L——流經(jīng)風管的風量； k——風管阻力特性系數(shù)，它與空氣性質、管道直徑、管道長度、摩擦阻力、局部阻力等因素有關。 對某一風管而言，僅改變其風量，則其

16、風管阻力特性k值不變，此時風管阻力按風量的平方變化。若要保證系統(tǒng)阻力不變，改變風量則需通過改變風管阻力特性k值（可采用調節(jié)該風管上的風閥）才能實現(xiàn)。對于兩并聯(lián)風管，根據(jù)兩支管阻力相等的原理存在： 式中：H1,2——管段I、Ⅱ的阻力； L1,2——管段I、Ⅱ的風量； k1,2——管段I、Ⅱ的阻力特性系數(shù)。 有上式可知，見圖1，只要C處三通閥門位置不變，不論總風量如何變化，管段I和管段的風量總按一定比例分配，空調系統(tǒng)風量的調整就是根據(jù)這一原理進行的。常見的風量調整法有“流量等比例分配法“和”基準風口調整法“。 2. 基準風口調節(jié)原理 所謂風量基準風口調節(jié)法，就是

17、選擇某一風口（一般采用最不利的末端風口）為基準，計算其他風口與此基準風口的設計風量比例，調試時首先測定該基準風口風量（不一定是設計風量），按上述設計風量比例調節(jié)各風口風量，最后調節(jié)總閥至設計風量，此時各風口則會按比例實現(xiàn)各自的設計風量。 3. 實驗內容 本實驗根據(jù)圖1系統(tǒng)支管Ⅰ與支管Ⅱ的設計風量，采用基準風口調整法，將處于非設計工況下的系統(tǒng)調整到設計工況。通過各風口風量測定與總管風量測定的比較獲得本次實驗的準確性和可靠性。 風口2 噴嘴 圖1 送風量調整實驗裝置 A， B，C－調節(jié)閥 1，2－風口 三、實驗裝置及儀器 實驗裝置與系統(tǒng)簡圖如圖1所示。本實驗各風口風

18、量采用電子風量罩在風口處測定；總管風量采用標準噴嘴、數(shù)字式微壓計測定；此外，為避免空氣密度所引起的誤差，還需對環(huán)境空氣參數(shù)進行測定，大氣壓采用空盒氣壓表，溫度采用玻璃溫度計。 四、實驗步驟 1. 基準風口調整方法 (1) 將風管總管上的風閥設定在某一開度，其余調節(jié)閥全部打開。設定風機的變頻器頻率，啟動送風機。測出各風口風量，并計算第一次的實測風量和該風口的設計風量的比例值； (2) 在各支管中均選擇比值最小的風口作為基準風口進行初調，實測時如果風口1的比例最小，關小調節(jié)閥B，重新測量風口1和2的風量，反之如果風口2的比例最小則關小調節(jié)閥A，重新測量風口1和2的風量； (3) 再次

19、計算各風口實測風量和設計風量的比例值，重復步驟(2)，直至兩個風口的比例值接近為止； (4) 此時各風口的風量尚不等于設計風量，調節(jié)風機變頻器，使總管風量達到設計風量。這時，各支管和各風口將按調整好的比值百分數(shù)自動達到設計風量。 六、數(shù)據(jù)整理 將測定數(shù)據(jù)與調整過程記錄于下表： 基準風口調整方法風量調整表測定記錄 支管 風口 設計風量 m3/h 實測風量 m3/h 比值 % 調整風量 m3/h 調整比值 % 調整風量 m3/h 調整比值 % Ⅰ 1 700 Ⅱ 2 300

20、 合計 1000 空調系統(tǒng)風量計算 空氣溫濕度 當?shù)卮髿鈮毫? 噴嘴工作壓力 噴嘴前后壓差 噴嘴噴口面積 系統(tǒng)送風量 系統(tǒng)風量偏差 七、問題討論 1. 本實驗中總風量是采用什么方法調節(jié)的？ 2. 本實驗中采用哪幾種方法測量風量？還有哪些方法？ 3. 敘述比例調節(jié)法，并與基準法進行比較。 4. 噴嘴如何測量風量？ 5. 新回風比的改變會不會影響已調節(jié)好的風口風量比例？ 實驗四 空調用制冷設備容量的測定實驗

21、一．實驗目的 1.通過實驗熟悉和掌握冷水機組的結構、 工作原理，測定其制冷量、總輸入功率由此計算出冷水機組的能效比； 2.采用量熱器法測定該冷水機組的冷凝熱量； 二．實驗原理 1.冷水機組制冷量測定原理 采用第二制冷劑（水）量熱器法。測試機組制冷量是指通過單位時間內制冷劑在機組冷卻器中從第二制冷劑（冷凍水）中吸收的熱量，數(shù)值上等于冷凍水質量流量乘以蒸發(fā)器進、出口冷凍水比焓之差。機組總輸入功率即機組消耗的總功率，為壓縮機電動機輸入功率等的總和，能效比（EER）是機組制冷量與機組總輸入功率的比值。 1) Q=LwCpΔt 公式(1) 其中

22、：Q——制冷量，(kW) Lw——流經(jīng)蒸發(fā)器的水量(kg/s) Cp——水的定壓比熱(4.19kJ/kg. ℃) Δt——蒸發(fā)器進出口溫差(℃) 2)用鉗形功率計測試冷水機組的總輸入功率N； 3) EER=Q/N 公式(2) 2.冷水機組的冷凝熱量測定原理 采用量熱器法。冷凝熱量是指通過單位時間內制冷劑在冷凝器中排放給冷卻水的熱量以及通過冷凝器外表面排放給周圍空氣的熱量。 Qk=LmCp(tw2 - tw1) + q1 公式

23、(3) 其中：Qk——冷凝熱量，(kW) Lm——冷卻水質量流量(kg/s) Cp——水的定壓比熱(4.19kJ/kg. ℃) tw2——冷卻水出水溫度，(℃) tw1——冷卻水進水溫度，（℃） q1——向周圍空氣釋放的熱量(kW) 由于實驗時q1的值一般低于總熱量的5%，故實驗時可忽略。 三．實驗裝置 四．實驗步驟 1.了解、熟悉本實驗原理和實驗裝置圖； 2.了解并學會使用相關設備和測

24、量儀器，之后著手進行實驗（在觸摸屏上操作）； 1).冷水機組制冷量： a)當冷水機組啟動平穩(wěn)后，調節(jié)冷卻水流量的大小，以調節(jié)冷凝壓力；調節(jié)電加熱器的容量，以調節(jié)冷媒水的溫度；調節(jié)送風機的轉速或新風閥的開度，以調節(jié)表冷器的負荷； b)待整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，溫度波動不超過±1℃時，開始進行測量； c)用電磁流量計測量蒸發(fā)器內冷凍水流量，用鉑電阻PT100測量冷凍水進出水溫度，用壓力表測壓縮機吸排氣壓力（每5分鐘可從計算機中讀取數(shù)據(jù)），且并作記錄； d)用公式(1)計算制冷機組的制冷量Q； e)用鉗形功率計測量機組總輸入功率N； f)用公式

25、(2)計算能效比EER。 2).冷水機組冷凝熱量： a)當冷水機組啟動平穩(wěn)后，調節(jié)冷卻水流量的大小，以調節(jié)冷凝壓力；調節(jié)空氣處理器的熱負荷，以調節(jié)冷媒水的出口溫度； b)待整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，溫度波動不超過±1℃時，開始進行測量； c)用超聲波流量計測量冷卻水流量，用鉑電阻PT100測量冷卻水進出口溫度（每5分鐘可從labview中讀取相關數(shù)據(jù)），并作記錄； d)用公式(3)計算冷凝熱量Qk 五．實驗思考 1.該冷水機組的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度在運行中與哪些因素有關？ 2.冷水機組的冷凝熱量與機組的制冷量之間有什么關系？ 3.冷凝器水量減少會對機組運行產(chǎn)生什么結果？ 4.冷水機組的能效比與運行中的哪些性能有關？