《制冷原理与装置》课内实验实训指导书
实验一 制冷系统初步认识
一、实验目的
1.熟悉认识“一机二库”制冷系统压缩机及蒸发器、冷凝器等设备的构造和工作特点，制冷系统组成原则。
2.演示一个机组如何向两个不同温度要求库体供液。
3.熟悉蒸发压力调节阀的构造、置设、调节原理。
4.掌握制冷循环系统图。
二、实验场地
制冷与空调实验室
三、主要实验仪器、设备、材料、工具
本系统由一台进口压缩机（法国泰康机组1匹）二只热力膨胀，二只电磁阀，6只或7只进口手阀（供教学实验用），一只蒸气压力调节阀，四个高低压力表，二套数字显示温控仪等所组成制冷系统（包括电气部分）。
四、基本内容与步骤、要求
1.熟悉实验装置
1）由一台制冷机组同时向一个或二个以上的冷库供应冷量，各库蒸发度（蒸发压力）也不相同，因为高温库的蒸发温度较高，低温库的蒸发温度较低，这时那些需要保持较高蒸发温度（即高温库）的蒸发器出口管路上便装上蒸汽压力调节阀（即背压阀）使阀前的压力保持在调定的范围内，经过阀的节流使阀后的压力和吸气压力相同，这样就保证了系统中各个蒸发器在各自不同工况下正常运行。
2）本系统使用的工质R12充灌重量约2Kg，工质R22充灌重量约2.5Kg。
2.操作要求：
1）接通两库蒸发器的管路，一头拧死，另一头略为松些，打开制冷系统、手阀、电磁阀让制冷剂冲进蒸发管路，略为松些的那头联接器将出现冒气现象，并发出冒气声，立即停止冲气，当即拧紧松一些的那一头联接器，说明系统已完成排空气手续。
2）正式运转，合上电源，合上带锁按钮，机组开始运行，逐一打开高低温库的手阀。
3）此时，高压压力表的读数开始上升，低压压力表的读数同时下降，说明系统工作正常。
4）调整高低温库数显温控仪，根据需要任意可以调节，一般产品出厂前已调整好了，客户不必随意调节。
5）当高温库或低温库达到预定值时，压缩机停止，系统处于待命状态。
6）操作面板印有控制回路，并且安置了检测点，利于检测之用，通过对检测点的运用，可以全面了解一机二库的运行状态正常与否，造成故障的所在何处，利用万用表上的交流电压500V档，进行逐行检测。
3.故障分析及处理：教师通过6只手阀设置系统制冷故障，由学生分析并排除
4.制冷系统过热设置及运行效果
热力膨胀阀的过热调节，旋下密封螺帽，顺时钟旋转调节杆，可增加静止过热度，逆时针旋转为减小热度。一旦停止旋转，系统就维持在一定范围内的过热度，这时因为温包温度的反馈作用。
5.关于SKT-108II数字显示温度控制的使用说明：
1）将显示选择开关拨至中间位置，显示器指示被测点的实际温度，将开关拨至左边，则指示上限设定温度，如调节上限温度电位，可改变上限温度设定值；调节下限温度设定值，将开关拨至右边，则指示下限设定温度，调节下限温度电位器，可改变下限设定值；为保证温度控制器的正常，下限温度设定值必须低于上限温度设定值。
2）当被测温度高于（指制冷）或低于（指加热）下限温度时继电器吸合，控制外接触器工作，红灯亮（或者其他颜色），当被测温度低于（指制冷）或者高于（指加热）上限温度时，继电器释放，断开外接电路，红灯灭。
3）调节上下限位后，必须将锁紧螺帽拧紧。
五、实验成果要求
1、绘制一机两库制冷系统图
2、描述操作过程中的一个故障分析及处理方法
3、简述该一机两库制冷系统工作原理
4、简述制冷系统设备组成与工作过程
5、简述制冷系统所选用主要设备的结构特点和运行要求
六、考核内容与方式
（一）、考核内容
1、实验期间的考勤；
2、综合运用理论知识分析解决实际问题的能力等；
3、实验成果：实验报告等。
（二）、考核方式
1、课堂成绩（考核内容中1、2项）；
2、实验报告成绩；
3、考核成绩计入课程期末成绩中。
七、参考书目
本次实验可参考以下书籍：
《制冷原理》——机械工业出版社
《制冷压缩机》——中国建筑工业出版社
《制冷原理与设备》——西安交通大学出版社
《实用供热通风空调设计手册》——中国建筑工业出版社
《实用制冷工程设计手册》——中国建筑工业出版社
实验二：制冷系统性能测试
一、实验目的
1.加深了解制冷循环系统的组成
2.学习测定制冷机性能的方法
3.通过实际测定和制冷机运行以及参数计算，分析影响制冷机性能的因素
二、实验场地
制冷与空调实验室
三、主要实验仪器、设备、材料、工具
实验采用教学用制冷压缩机性能试验台，试验台采用全封闭式制冷压缩机，蒸发器和冷凝器，均采用水换热器，压缩机的轴功率通过输入电功率来测算；试验台的主试验方法为液体载冷剂法，辅助试验为水冷凝热平衡法，各测温点均用铜电阻温度计。
四、基本内容与步骤、要求
1.基本开机、运行及关机操作
1）接电源（220V单相2KVA），
2）水箱灌满自来水；
3）检测各测温点的温度，查验它们是否工作正常。
4）打开蒸发器，凝器的水泵电源开关及水流流量阀门，使水泵运转并向蒸发器，冷凝器供水。
5）合上压缩机开关，压缩机工作，若发现异常情况如电流过大，或者有异常声音，应立即停机过三分钟后再启动。
6）工况调节，各种工况的控制参数由指导老师给出（蒸发器内存水作热交换的温度不宜调的太低）
a.蒸发压力和吸气温度的调节（蒸发压力可以从吸气压力表上近似地反映出来）：开关（大小）节流阀门，可以使蒸发压力提高（降低），随之吸气温度将稍有降低（提高）所谓节流阀的调节，就是将节流阀的螺杆调节顺时针转为减少，反方向为增大，届时吸气压力有所反映。
b.改变载冷剂的温度，即与水流量L/s和蒸发压力有关还与水初温有关。
c.冷凝压力的调节（冷凝压力亦可从排气压力表近似的反映出来）。
上述各种控制部件状态的改变及主要相关参数的变化对其它控制参数均有一定影响，所以在调节时要互相兼顾。
7）停机
a.关闭压缩机开关，压缩机停止，电加热电源也是随之断开。
b.5分钟关闭水泵开关。
c.切断总电源。
2.进行测试
1）待工况调定后，即可开始测试，测定该工况下的蒸发（吸气）压力，吸气温度，排气温度，过冷温度，蒸发器和冷凝器的进出水温度及它们的流量，压缩机的输入电功率等参数。
2）为提高测试的准确性，可每隔10分钟测读一次数据，取其三次数据的平均值作为测试的结果（三次记录数据应均在稳定工况要求范围内）。
3）改变工况，在要求的新工况下重复上述试验，测得新的一组测试结果。
4）要求的全部试验结束后，按使用说明书规定方法停止系统工作。
3.实验数据处理
取三次读数的平均值作为计算数据。
1）压缩机制冷量
Q1= G2·cp(t1- t2) [kw]
式中：Q1—蒸发器换热量
G2——载冷剂（水）的流量[kg/s]
cp——载冷剂（水）的定压比热[KJ/Kg]
t1 t2——载冷剂（水）的进、出口温度[℃]
i1——在规定吸气温度、吸气压力下制冷剂蒸气的焓值[KJ/Kg]
i7——在规定过冷温度下，节流阀前液体制冷的焓值[KJ/Kg]
i1——在实验条件下，离开蒸发器的制冷剂蒸气的焓值[KJ/Kg]
i6——在实验条件下，节流阀前液体制冷的焓值[KJ/Kg]
v/1——在压缩机实际吸气温度、吸气压力下制冷剂蒸气的比容[m3/Kg]
v1——在压缩机规定吸气温度、吸气压力下制冷剂蒸气的比容[m3/Kg]
2）压缩机的轴功率[KW]
3）制冷系数
4）热平衡误差
Q2 =GL·CP（T1—T2）[KW]
式中：GL—冷凝器水流量[kg/s]
Q2——冷凝器换热量
T1 T2——冷凝器水的进出口温度[℃]
CP—水的定压比热[KJ/kg℃]
4.分析讨论
分析试验结果，讨论影响冷机性能的因素。
五、实验成果要求
1、简述制冷原理
2、描述实验过程
3、将测量数据整理，计算制冷系数和热平衡误差
六、考核内容与方式
（一）、考核内容
1、实验期间的考勤；
2、综合运用理论知识分析解决实际问题的能力等；
3、实验成果：实验报告等。
（二）、考核方式
1、课堂成绩（考核内容中1、2项）；
2、实验报告成绩；
3、考核成绩计入课程期末成绩中。
七、参考书目
本次实验可参考以下书籍：
《制冷技术》——机械工业出版社
《空气调节用制冷技术》——哈尔滨工业大学出版社
《空气调节用制冷技术》——中国建筑工业出版社
《制冷原理》——机械工业出版社
《制冷压缩机》——中国建筑工业出版社
《制冷原理与设备》——西安交通大学出版社
实验三 常规空调系统实训
一、实验目的
1、了解空调系统的组成
2、掌握常规空调系统中冷量是如何实现的，以及制冷原理的应用
二、实验场地
中央空调实训室、制冷与空调系统实验室
三、主要实验仪器、设备、材料、工具
中央空调循环演示仪、30HR活塞式冷水机组及配套电控柜等。
四、基本内容与步骤、要求
1、 开机前的检查准备工作
1） 查看冷水机组电源是否接通，电压是否正常。
2） 查看冷冻、冷却两个水系统是否满水，若未充满水时需补水到满水状态。
3） 检查每台压缩机的油面：1/8～3/8（以开机为准）。
4） 检查每台压缩机的油加热：
A、第一次开车（间隔较长时间的断电后）必须严格按规定预先加热24小时以上（加热时需打开吸气阀）；
B、每天开车前的油温在40～50℃，手摸加热器须发烫。
2、 开机及运行操作
1） 开动冷却、冷冻水泵：
A、要求进出口压力差0.05Mpa 左右，水压要稳定；
B、观察进出口的温差，冷却水进口温度<40℃；
C、视冷却水进出口温度开启冷却塔风机。
2） 水系统启动后，注意观察水量、水压、水温等是否正常，泵和电机运转有无异常声音，如有，应立即停泵检查。
3） 打开压缩机的吸、排气阀门：
A、先松开夹兰稍许，全开到底，然后倒关1/2圈左右,使三通阀全开；
B、旋紧夹兰,上紧阀盖,以防阀门泄漏。
4） 打开供液阀。
5） 接通380V主电源。
6） 确定启动程序：A或B回路(操作手动转换开关)。
7） 将机组总开关“ON — OFF”开关扳到“ON”(注意每台压缩机有启动延时间隔)。
8） 启动后观察：
A、油面稳定情况（是否由于加热不够，油被带走）；
B、吸、排气压力是否有异常；
C、观察冷媒视镜：是否有泡。湿度显示颜色：红－湿，蓝－干。
9） 整个系统全面巡视一次，观察各运行参数及运转情况有无异常，检查电动机及水泵轴承温升是否正常。
3、 停机操作
1） 正常停机
A、每天常规停机：
（a）将机组总开关“ON — OFF”开关扳到 “OFF”；
（b）约10分钟后停水泵；
（c）不关闭吸排气阀门，不切断220V电源。
B、长期停机：
（a）关闭供液阀，降低吸气压力；
（b）开关扳到“OFF”；
（c）10分钟后停水泵；
（d）放掉蒸发器、冷凝器内存水；
（f）切断380V与220V电源。
2) 故障停机（通常下列故障会引起机组故障停机）
A、主断路器跳闸停压缩机：哪一台压缩机电机出故障，相对应的断路器就跳闸，该台压缩机会自动停下，压缩机故障灯亮，机组某一回路自动停机。
B、排气超高压：机组某一回路自动停机，高压故障灯亮。
C、吸气超低压：机组某一回路自动停机，低压故障灯亮。
D、压缩机高温：机组某一回路自动停机，高温故障灯亮。
E、低水温切断：冷冻水出水温度低于2℃，机组自动停机，低水温故障灯亮。
F、低流量停机：冷冻水流量小于1/2时，机组自动停机，低流量故障灯亮。
3) 故障停机处理：
A、先检查、分析、判断哪一路故障引起停机；
B、按下“OFF”开关；
C、采取相应措施，排除故障；
D、高压故障、低水温切断故障：在故障排除后须按手动复位按钮，才能重新开机操作；
E、低压故障、压缩机高温故障、低流量故障：在故障排除后会自动复位；
F、断路器跳闸故障：不能轻易合闸，须对电机进行仔细检查，对接线进行仔细检查，分清原因，针对故障进行处理。
4、作好机组运行记录（附《中央空调机组运行表格》）
五、实验成果要求
1、认识各系统设备
2、描述中央空调系统的组成
3、描述中央空调系统流程
六、考核内容与方式
（一）、考核内容
1、实验期间的考勤；
2、综合运用理论知识分析解决实际问题的能力等；
3、实验成果：实验报告等。
（二）、考核方式
1、课堂成绩（考核内容中1、2项）；
2、实验报告成绩；
3、考核成绩计入课程期末成绩中。
七、参考书目
本次实验可参考以下书籍：
《制冷技术》——机械工业出版社
《空气调节用制冷技术》——哈尔滨工业大学出版社
《空气调节用制冷技术》——中国建筑工业出版社
《制冷原理》——机械工业出版社
《制冷压缩机》——中国建筑工业出版社
《制冷原理与设备》——西安交通大学出版社
《实用供热通风空调设计手册》——中国建筑工业出版社
《实用制冷工程设计手册》——中国建筑工业出版社
《暖通空调工程设计与施工规范》——中国建筑工业出版社
实验四 冰蓄冷空调系统实训
一、实验目的
1、了解应用蓄冷空调技术的意义和背景
2、掌握蓄冷空调与常规空调的异同
3、掌握蓄冷系统的工作原理与蓄冷空调中的主要蓄冷、制冷设备
二、实验场地
中央空调实训室
三、主要实验仪器、设备、材料、工具
法国西亚特冰蓄冷冷热水机组及配套电控柜等。
四、冰蓄冷空调系统简介
1、系统流程简述
本冰蓄冷系统选用冰球式蓄冰设备，系统选用串联单循环回路方式，在循环回路中，乙二醇制冷主机置于蓄冰装置上游。系统中设有板式热交换器2台，用以把冰蓄冷系统的乙二醇回路与通往空调负荷的水回路隔离开，保证乙二醇仅在蓄冰循环中流动，而不流经各空调负荷回路，可减少乙二醇用量并避免乙二醇在空调负荷回路中的泄漏。保证进入板式热交换器的水侧温度恒定并满足冷负荷需求。同时，空调冷冻水回路采用的是二级泵系统，节省运行费用。
为了尽量减少冰槽的占地面积，我们将蓄冰槽作成非标准型的，尽量利用建筑空间，预留检查孔。为满足电力部门削峰填谷的需求，电力高峰段，双工况冷水机组，基载冷水机组满负荷运行，不足冷量由融冰输出供给。
在过渡季节空调供冷时，停开冷水机组，仅输出融冰供冷便可满足空调需求。
2、蓄冰运行策略
根据全日冷负荷曲线及分时电价情况，本系统采用的是负荷均衡的部分蓄冰策略，这样既可以用在夜间储存的冷量最大限度的满足在电力高峰期空调冷负荷需要，节约系统运行成本，也尽可能少的占用该建筑的有效面积。
3、运行情况比较:
由于采用了峰谷电价政策，因此，采用冰蓄冷系统，可以大大降低空调系统运行费用。
乙二醇系统的控制根据电力负荷的峰谷时段（电价的高低）和空调负荷的要求，整个蓄冰制冷系统能自动切换系统的运行工况:
（1）双工况主机制冰模式
（2）双工况主机+融冰供冷模式（满负荷情况）
（3）融冰单供冷模式（部分负荷情况）。控制系统根据工况要求，自动开关电动阀，组成某工况所需的流体通道。通过阀门调节控制融冰速度;在融冰单供冷工况通过乙二醇泵变频及台数调节控制融冰速度及供水温度。
4、冰蓄冷系统自动控制功能
（1）冷冻水系统连锁控制
冷冻水系统中，和板换相连的一次冷冻水泵和板换是多对多的关系，也同样存在象乙二醇系统中的联锁要求，负荷降低所需开启的一次冷冻水泵台数减少，对应的板换开启台数也需要减少，即一次冷冻水泵和板换冷冻水出口的电动阀门形成联锁，同样这种联锁控制不能影响一次冷冻水泵和板换互为备用的关系。
（2）冷却水系统的控制
根据主机（基载主机和双工况主机）的开启状态开启相应的冷却水泵，冷却水泵、主机、冷却塔和电动阀门形成联锁。同时，通过电动阀门调节，冷却水泵、主机和冷却塔能互为备用，即当其中二种设备同时发生故障时，可以自动开起非对应的设备，通过阀门自动切换所需的工作回路。根据冷却水的回水温度（冷凝器的进水温度）调节冷却塔风机、台数控制及冷却水旁通控制，以保证冷却水的回水温度不低于主机所要求的最低冷却水供水温度，同时尽可能使冷却水回水温度降低，以提高主机的制冷效率。
（3）整个系统的控制与监视（系统运行模式的控制，不包括冷冻水二次水泵）
储冰制冷系统的运行模式通常有三种：主机优先，融冰优先，优化控制。其中，融冰由现在负荷预测技术成熟后不再采用。系统运行模式的控制必须结合优化控制软件，根据优化软件的判断结果调整系统的运行状态。
主机优先：在设计日工况下（冷负荷大），采用主机优先的模式，冷负荷高峰时段内主机的容量不能满足冷负荷需求，通过融冰来补充能量。这时主机在空调制冷工况下运行，满足部分冷负荷的需要，其他的冷负荷有融冰满足。
优化控制：优化控制的目标就是把有限的蓄冰量用在电价最高的时候，但在一天必须把前一天夜间的制冰量用完。当空调负荷减小到某一数值时（测试时寻找），当建筑负荷相对较大，储冰空调系统按优化控制方式进行，控制系统根据当天的预测性负荷图来决定当天的运行策略，即每小时主机和融冰各自所承担的负荷如何分配，尽量不开主机，如果主机需要开启，则力求使主机处于满负荷运行状态，同时当天冰必须能全部用完;同时以末端空调冷负荷、主机的出口温度、主机的部分负荷性能指标、电力高峰平峰时段分布来决定当天的那一时段开启或关闭部分制冷主机，使主机的耗电量与水泵的总耗电量达到最小。
当系统尚不能全融冰供冷即必须开启一台或多台主机补充冷量时，控制系统根据测出的末端负荷（流量和冷冻水供回水温差的函数），判断出主机开启的最少台数，使必须运行的主机尽可能在高负荷率下工作，提高整个系统的功率。避免所有主机都在低负载率下以很低的效率运行，造成系统效率降低。
五、基本内容与步骤、要求
CIAT冰蓄冷中央空调系统的运行管理主要分电气控制系统的运行管理，管路系统的运行管理，自动控制系统的运行管理以及主机的运行管理四部分，按顺序执行。
1、电气控制系统的运行管理
电气控制系统的运行管理是系统运行管理的基础，也相对简单，主要检查以下几方面的工作:
⑴ 电动机及电气箱盘内的接线是否正确。
⑵ 电气设备及元件的性能是否符合技术规定的要求。
⑶ 热继电器的电流值设置是否正确。
⑷ 电气控制系统应进行模拟动作试验。
2、管路系统运行管理
1）运行管理前的准备工作：
⑴ 检查该系统流程是否正确，管路及附件是否有损坏或可能漏水的部位。
⑵ 管道上的阀门的规格型号特别是调节阀及电动开关阀，阀门的安装方向及位置是否正确，阀门开启是否灵活。
⑶ 检查冰罐内冰球的表面是否基本平整。
⑷ 清扫冷却塔内的杂物和尘垢，防止冷却水管及冷凝器被堵塞。
2）水泵的运行管理
水泵运行管理的主要内容是观察泵的旋转方向是否正确，是否有噪音或者振动，启动和运转电流是否超过额定电流等。运行管理前打开进出水阀门，检查水泵的各连接部位不得松动，叶轮转动灵活。以下是具体的内容：
⑴ 观察水泵的旋转方向，同时检查叶轮与泵壳有无摩擦声和其它不正常的情况。
⑵ 水泵启动时用嵌形电流表测量电动机的启动电流，待正常运转后再测量运转电流，保证电流不超过额定值。
⑶ 水泵连续运转2个小时后，滚动轴承运转的温度不应高于75℃。
按以上方法分别检测冷却泵，初级泵，次级泵，冷冻泵以及补液泵并作相关记录。
3）冷却塔的运行管理
冷却塔运行时应检查风机的运转状态和冷却水的循环情况，并记录运转中的情况和数据。因冷却塔长期置于室外，会有很多的灰尘和泥沙，因此在运行前应进行清洗工作。
⑴ 检查进水量和吸水量是否平衡，补给水及集水池内的水位是否符合要求。
⑵ 测定风机的启动电流和运转电流值。
⑶ 检查风机的噪音与振动情况。
⑷ 冷却塔进出水的温度。
3、自动控制系统的运行管理
自控系统运行管理前，应先进行如下工作。
⑴ 对安装后的敏感元件、调节执行机构进行检查，确认安装位置接线方式是否正确。
⑵ 核对软件上的流程及各自控点是否与实际工程相符，进行各工况系统的模拟运行。检查是否正确。
⑶ 鼠标点动控制屏幕上的每台设备，检查设备是否能够正常运行。
在进行运行管理时要与安装人员、主机运行管理人员进行充分的沟通，确保被控对象的各种参数能准确无误的反映在控制屏幕上。
以上三部分运行管理完毕后，使用专用仪器检测乙二醇的浓度，要取不同的部位进行测试，确保体积浓度不低于25％。
4、主机的运行管理
主机在运行管理前要首先将压缩机预热24h以上，然后在面板上调整好各参数，参数设定完毕后，测量电压值确保电压在主机启动要求的正常范围内（400＋6％～400－10％）且蒸发器进出口的压力值在0.06MP～0.09MP之间。如主机符合启动条件，待一切运行管理完毕后，将系统调至蓄冰工况启动主机，运行管理人员观察并记录主机的相关参数，共记录两次，整理后填在运行管理表中。
最后在控制台上，启动蓄冰系统，观察系统是否能正常工作，观察并记录相关的参数，检查各参数是否符合设计要求，蓄冰结束后，利用白天时间进行放冷，打开空调末端装置，测试空调效果。
5、作好机组运行记录（附《中央空调机组运行表格》）