RU188946U1

RU188946U1 - LABORATORY STAND FOR LEARNING THE WORK OF A COMPRESSION REFRIGERATING MACHINE

Info

Publication number: RU188946U1
Application number: RU2019100185U
Authority: RU
Inventors: Вадим Михайлович Захаров; Мария Владимировна Козлова
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2019-04-30

Abstract

Полезная модель относится к области учебного лабораторного оборудования и может быть использована в курсе «Тепломассообменное оборудование предприятий» при изучении вопросов, связанных с функционированием компрессионных холодильных машин и определением параметров их работы. Лабораторный стенд для изучения работы компрессионной холодильной машины, содержащий циркуляционный контур холодильного агента, включающий соединенный патрубками конденсатор, дроссельное устройство, испаритель и компрессор; вентилятор, термопары, дополнительно снабжен вторым вентилятором, цифровым ваттметром для измерения мощности потребляемой компрессором, а циркуляционный контур холодильного агента оснащен фильтром-осушителем, при этом содержит корпус, разделенный на отсеки двумя параллельными перегородками, между которыми в среднем отсеке установлен электродвигатель с двусторонним выходом вала, концы которого размещены в отверстиях указанных перегородок, на каждом из концов вала в боковых отсеках установлены вентиляторы, выполненные центробежными, с конфузорами в зоне всасывания наружного воздуха, перед одним из вентиляторов размещен испаритель, а перед вторым вентилятором размещен конденсатор, боковые отсеки имеют каналы для отвода воздуха, в которых установлены цифровые анемометры, при том термопары, подключенные к измерителю-регулятору температуры, размещены на патрубках циркуляционного контура холодильного агента в зоне входа и выхода испарителя, в зоне входа и выхода конденсатора, в зоне выхода компрессора и в зоне выхода фильтра-осушителя, а также в зонах всасывания наружного воздуха перед испарителем и перед конденсатором и в каналах для отвода воздуха, а цифровой ваттметр, измеритель-регулятор температуры и цифровые анемометры выполнены с возможностью подключения к персональному компьютеру. Технический результат: создание компактного лабораторного стенда, позволяющего наглядно изучить работу компрессионной холодильной машины, достоверно измерять значение скорости перемещения воздушных масс, обеспечивающего высокую точность измерения температуры воздуха на входе и выходе из испарителя и конденсатора холодильной установки и температуры холодильного агента.The utility model relates to the field of educational laboratory equipment and can be used in the course “Heat and Mass Transfer Equipment of Enterprises” when studying issues related to the operation of compression refrigerating machines and determining the parameters of their work. Laboratory stand for studying the operation of the compression refrigerating machine, containing the refrigerant circulation circuit, including a condenser connected by nozzles, a throttle device, an evaporator and a compressor; the fan, thermocouples, is additionally equipped with a second fan, a digital wattmeter for measuring the power consumed by the compressor, and the circulation circuit of the refrigerant is equipped with a filter-drier, and it includes a housing divided into compartments by two parallel partitions, between which a double-sided shaft is installed in the middle compartment , the ends of which are placed in the holes of the said partitions, centrifugal fans are installed in each of the shaft ends in the side compartments , with converters in the outdoor air intake zone, an evaporator is located in front of one of the fans, and a condenser is placed in front of the second fan. The side compartments have air exhaust ducts in which digital anemometers are installed, with thermocouples connected to the temperature regulator, located on refrigerant circulation loop pipes in the inlet and outlet areas of the evaporator, in the inlet and outlet areas of the condenser, in the outlet area of the compressor and in the outlet area of the filter-drier, as well as in the suction areas th air before the evaporator and the condenser and prior to removal of air channels, and a digital power meter, a temperature meter-controller and digital anemometers are arranged to connect to a personal computer. Technical result: the creation of a compact laboratory bench, which allows to visually study the operation of the compression chiller, reliably measure the value of the speed of movement of air masses, providing high accuracy of measuring the air temperature at the inlet and outlet of the evaporator and condenser of the refrigeration unit and the temperature of the refrigerant.

Description

Полезная модель относится к области учебного лабораторного оборудования и может быть использована в курсе «Тепломассообменное оборудование предприятий» при изучении вопросов, связанных с функционированием компрессионных холодильных машин и определением параметров их работы.The utility model relates to the field of educational laboratory equipment and can be used in the course “Heat and Mass Transfer Equipment of Enterprises” when studying issues related to the operation of compression refrigerating machines and determining the parameters of their work.

Известна лабораторная установка по термодинамике (Патент RU 2202107, МПК G01N 25/20, 2003 г. ), содержащая вертикальный корпус, выполненный из стеклянной трубки круглого сечения, электрический нагреватель, смонтированный на оси трубки, мощность которого регулируется автотрансформатором и измеряется ваттметром. Средняя часть корпуса выполнена суживающейся и предназначена для выравнивания температуры потока перед измерением. Корпус имеет суживающийся патрубок в верхней части для удобства измерения скорости потока в выходном сечении. На внешней поверхности нанесен слой тепловой изоляции из минеральной ваты для предотвращения потерь теплоты в окружающую среду.Known laboratory setup for thermodynamics (Patent RU 2202107, IPC G01N 25/20, 2003), containing a vertical case made of a glass tube of circular cross section, an electric heater mounted on the axis of the tube, the power of which is controlled by an autotransformer and measured with a wattmeter. The middle part of the body is made tapering and is designed to equalize the temperature of the stream before measurement. The housing has a tapering nozzle at the top for easy measurement of the flow velocity in the outlet section. A layer of thermal insulation made of mineral wool is applied on the outer surface to prevent heat losses to the environment.

Недостатком изобретения является то, что применение только суживающего устройства для обеспечения равномерности воздушного потока не позволяет достичь требуемой точности измерений скорости воздуха и его температуры.The disadvantage of the invention is that the use of only a tapering device to ensure uniformity of the air flow does not allow to achieve the required accuracy of measurements of air velocity and its temperature.

Так же известна лабораторная установка по термодинамике (Патент RU 2126175, МПК G09B 23/16, 1999 г.), содержащая теплоизолированный корпус в виде вертикально установленной трубы с клапаном в выходном сечении корпуса, установленный в нижней части корпуса электронагреватель, соединенный с автотрансформатором и ваттметром, увлажнитель воздуха, расположенный в средней части корпуса, смесители потока, установленные над электронагревателем и над увлажнителем, и термопары, установленные в нижней и верхней частях корпуса над смесителями потока, причем смесители потока выполнены в виде сегментных пластин, которые закреплены противоположно по ходу потока.Also known laboratory installation on thermodynamics (Patent RU 2126175, IPC G09B 23/16, 1999), containing a heat-insulated body in the form of a vertically installed pipe with a valve in the output section of the body, installed in the lower part of the body electric heater connected to an autotransformer and wattmeter , a humidifier located in the middle part of the body, flow mixers installed above the electric heater and above the humidifier, and thermocouples installed in the lower and upper parts of the body above the flow mixers, and see CITEL flow are in the form of segmented plates, which are fixed opposite to the flow direction.

Недостатком изобретения является недостаточная точность измерения температуры воздуха, обусловленная тем, что слои воздуха движутся параллельно снизу вверх, перемешиваясь не значительно, а смесители потока в свою очередь не обеспечивают достаточную степень перемешивания слоев воздуха.The disadvantage of the invention is the lack of accuracy of measurement of air temperature, due to the fact that the layers of air move parallel to the bottom up, mixing is not much, and the flow mixers, in turn, do not provide a sufficient degree of mixing of air layers.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по технической сущности является учебная установка для проведения лабораторных работ по технической термодинамике, (AC SU №1818613, МПК G09B 23/16, 1993 г.) принятая в качестве прототипа, содержащая циркуляционный контур, имеющий конденсатор, дроссельное устройство, испаритель и компрессор, измерительные приборы. Учебная установка имеет источник потока воздуха (вентилятор) и общий кожух, в котором последовательно установлены испаритель, дроссельное устройство и конденсатор, при этом источник потока воздуха закреплен в кожухе перед испарителем.Closest to the claimed utility model to the technical nature of an educational installation for laboratory work on technical thermodynamics, (AC SU SU 1818613, IPC G09B 23/16, 1993) adopted as a prototype, containing a circulation loop having a capacitor, throttle device , evaporator and compressor, measuring devices. The training facility has an air flow source (fan) and a common casing in which an evaporator, a throttle device and a condenser are installed in series, and the air flow source is fixed in the casing in front of the evaporator.

Недостатком прототипа является недостаточная точность измерения температуры потока воздуха, обусловленная незначительным перемешиванием его слоев. Кроме этого у прототипа отсутствует возможность измерения скорости перемещения воздушных масс на входе и выходе из испарителя и конденсатора.The disadvantage of the prototype is the lack of accuracy of measuring the temperature of the air stream, due to the slight mixing of its layers. In addition, the prototype is not possible to measure the speed of movement of air masses at the inlet and outlet of the evaporator and condenser.

Техническим результатом является создание компактного лабораторного стенда, позволяющего наглядно изучить работу компрессионной холодильной машины, достоверно измерять значение скорости перемещения воздушных масс, обеспечивающего высокую точность измерения температуры воздуха на входе и выходе из испарителя и конденсатора холодильной установки и температуры холодильного агента.The technical result is the creation of a compact laboratory bench, which allows to visually study the operation of the compression chiller, reliably measure the value of the velocity of movement of air masses, providing high accuracy of measuring the air temperature at the inlet and outlet of the evaporator and condenser of the refrigeration unit and the temperature of the refrigerant.

Технический результат достигается тем, что лабораторный стенд для изучения работы компрессионной холодильной машины, содержащий циркуляционный контур холодильного агента, включающий соединенный патрубками конденсатор, дроссельное устройство, испаритель и компрессор; вентилятор, термопары, дополнительно снабжен вторым вентилятором, цифровым ваттметром для измерения мощности потребляемой компрессором, а циркуляционный контур холодильного агента оснащен фильтром-осушителем, при этом содержит корпус, разделенный на отсеки двумя параллельными перегородками, между которыми в среднем отсеке установлен электродвигатель с двусторонним выходом вала, концы которого размещены в отверстиях указанных перегородок, на каждом из концов вала в боковых отсеках установлены вентиляторы, выполненные центробежными, с конфузорами в зоне всасывания наружного воздуха, перед одним из вентиляторов размещен испаритель, а перед вторым вентилятором размещен конденсатор, боковые отсеки имеют каналы для отвода воздуха, в которых установлены цифровые анемометры, при том термопары, подключенные к измерителю-регулятору температуры, размещены на патрубках циркуляционного контура холодильного агента в зоне входа и выхода испарителя, в зоне входа и выхода конденсатора, в зоне выхода компрессора и в зоне выхода фильтра-осушителя, а так же в зонах всасывания наружного воздуха перед испарителем и перед конденсатором и в каналах для отвода воздуха, а цифровой ваттметр, измеритель-регулятор температуры и цифровые анемометры выполнены с возможностью подключения к персональному компьютеру.The technical result is achieved by the fact that a laboratory stand for studying the operation of a compression refrigerating machine, comprising a refrigerant circulation circuit, comprising a condenser connected by nozzles, a throttle device, an evaporator and a compressor; the fan, thermocouples, is additionally equipped with a second fan, a digital wattmeter for measuring the power consumed by the compressor, and the circulation circuit of the refrigerant is equipped with a filter-drier, and it includes a housing divided into compartments by two parallel partitions, between which a double-sided shaft is installed in the middle compartment , the ends of which are placed in the holes of the said partitions, centrifugal fans are installed in each of the shaft ends in the side compartments , with converters in the outdoor air intake zone, an evaporator is located in front of one of the fans, and a condenser is placed in front of the second fan. The side compartments have air exhaust ducts in which digital anemometers are installed, with thermocouples connected to the temperature regulator, located on pipes of the refrigerant circulation loop in the inlet and outlet areas of the evaporator, in the inlet and outlet areas of the condenser, in the outlet area of the compressor and in the outlet area of the filter drier, as well as in the suction areas outside air in front of the evaporator and in front of the condenser and in the air exhaust ducts, and the digital power meter, temperature meter and digital anemometers are designed to be connected to a personal computer.

На чертеже приведена схема лабораторного стенда для изучения работы компрессионной холодильной машины.The drawing shows a diagram of a laboratory stand for studying the operation of a compression refrigerating machine.

Лабораторный стенд для изучения работы компрессионной холодильной машины содержит корпус 1, разделенный на отсеки двумя параллельными перегородками 2, образующими средний отсек 3 и боковые отсеки 4 и 5. Циркуляционный контур холодильного агента включает последовательно установленные и соединенные патрубками конденсатор 6, дроссельное устройство 10, испаритель 9, фильтр-осушитель 8 и компрессор 7. Испаритель 9 размещен в боковом отсеке 4, конденсатор 6 размещен в боковом отсеке 5, в среднем отсеке 3 размещены - компрессор 7, фильтр-осушитель 8 и дроссельное устройство 10. В среднем отсеке 3 установлен электродвигатель 11 с двусторонним выходом вала 12, концы которого размещены в отверстиях перегородок 2. На каждом из концов вала 12 в боковых отсеках 4 и 5 установлены центробежные вентиляторы для нагнетания наружного воздуха. В боковом отсеке 4 установлен центробежный вентилятор 13, снабженный конфузором 14, перед которым размещен испаритель 9. Боковой отсек 4 имеет канал для отвода воздуха 15, в котором установлен цифровой анемометр 16, выполненный с возможностью подключения к персональному компьютеру. В боковом отсеке 5 установлен центробежный вентилятор 17, снабженный конфузором 18, перед которым размещен конденсатор 6. Боковой отсек 5 имеет канал для отвода воздуха 19, в котором установлен цифровой анемометр 20, выполненный с возможностью подключения к персональному компьютеру. На патрубках циркуляционного контура холодильного агента в зоне входа испарителя 9 размещена термопара 21, в зоне выхода испарителя 9 размещена термопара 22, в зоне входа конденсатора 6 размещена термопара 23, в зоне выхода конденсатора 6 размещена термопара 24, в зоне выхода фильтра-осушителя 8 размещена термопара 25 и в зоне выхода компрессора 7 размещена термопара 26, указанные термопары предназначены для измерения температуры холодильного агента. Указанные термопары выполнены, например хромель-копелевыми, предназначены для измерения температуры холодильного агента и подключены к измерителю-регулятору температуры (на чертеже не показан), выполненному с возможностью подключения к персональному компьютеру. В зонах всасывания наружного воздуха перед испарителем 9 размещена термопара 27 и перед конденсатором 6 размещена термопара 28, в канале для отвода воздуха 15 размещена термопара 29, в канале для отвода воздуха 19 размещена термопара 30. Указанные термопары выполнены, например хромель-копелевыми, предназначены для измерения температуры потока воздуха и подключены к измерителю-регулятору температуры (на чертеже не показан) выполненному с возможностью подключения к персональному компьютеру. Выполнение цифрового ваттметра, измерителя-регулятора температуры и цифровых анемометров с возможностью подключения к персональному компьютеру обеспечивает возможность передавать на него и сохранять зафиксированные значения мощности, потребляемой компрессором 7, температур воздуха и холодильного агента и скорости воздушных потоков, а также упростить процесс обработки результатов эксперимента.The laboratory stand for studying the operation of the compression chiller includes a housing 1 divided into compartments by two parallel partitions 2 forming the middle compartment 3 and the side compartments 4 and 5. The refrigerant circulation circuit includes a condenser 6 installed in series and connected by nozzles, an evaporator 10, an evaporator 9 , filter drier 8 and compressor 7. The evaporator 9 is located in the side compartment 4, the condenser 6 is placed in the side compartment 5, in the middle compartment 3 there are the compressor 7, the filter drier 8, etc. osselnoe device 10. In the middle compartment 3 is installed an electric motor 11 with double-sided output of the shaft 12, the ends of which are placed in the openings of the partitions 2. Centrifugal fans are installed on each of the ends of the shaft 12 in the side compartments 4 and 5 to discharge the outside air. In the side compartment 4, a centrifugal fan 13 is installed, equipped with a confuser 14, in front of which is placed an evaporator 9. Side compartment 4 has an air outlet channel 15, in which a digital anemometer 16 is installed, which can be connected to a personal computer. In the side compartment 5, a centrifugal fan 17 is installed, equipped with a confuser 18, in front of which is placed a condenser 6. Side compartment 5 has an air exhaust duct 19, in which a digital anemometer 20 is installed, configured to be connected to a personal computer. A thermocouple 21 is placed on the refrigerating circuit pipes in the evaporator inlet 9, a thermocouple 22 is placed in the evaporator 9 outlet, a thermocouple 23 is located in the condenser 6 inlet zone, a thermocouple 24 is located in the outlet zone of the condenser 6, and Thermocouple 25 and in the exit zone of the compressor 7 is placed thermocouple 26, these thermocouples are designed to measure the temperature of the refrigerant. These thermocouples are made, for example, Chromel-Copel, are designed to measure the temperature of the refrigerant and are connected to a temperature regulator-meter (not shown), which can be connected to a personal computer. In the areas of external air intake before the evaporator 9, a thermocouple 27 is placed and a thermocouple 28 is placed in front of the condenser 6, a thermocouple 29 is placed in the air exhaust duct 15, a thermocouple 30 is placed in the air exhaust duct 19. These thermocouples are made, for example, chromel-copelled; measuring the temperature of the air flow and connected to the meter-temperature controller (not shown) configured to be connected to a personal computer. Performing a digital power meter, temperature meter and digital anemometers with the ability to connect to a personal computer provides the ability to transmit and save the recorded power consumed by the compressor 7, air and refrigerant temperatures and air flow speeds, as well as to simplify the processing of the experiment.

Лабораторный стенд для изучения работы компрессионной холодильной машины работает следующим образом. При включении стенда холодильный агент циркулирует по контуру: испаритель 9, фильтр-осушитель 8, компрессор 7, конденсатор 6, дроссельное устройство 10, испаритель 9. Воздух из помещения лаборатории нагнетают центробежным вентилятором 13 по конфузору 14, что обеспечивает равномерное распределение воздушного потока, к испарителю 9. Температуру воздуха на входе в испаритель 9 измеряют термопарой 27, а на выходе из испарителя 9 измеряют термопарой 29. Анемометром 16 измеряют скорость воздушного потока, выходящего через канал для отвода воздуха 15 бокового отсека 4. Воздух из помещения лаборатории нагнетают центробежным вентилятором 17 по конфузору 18, что обеспечивает равномерное распределение воздушного потока, к конденсатору 6. Температуру воздуха на входе в конденсатор 6 измеряют термопарой 28, а на выходе из конденсатора 6 измеряют термопарой 30. Анемометром 20 измеряют скорость воздушного потока, выходящего через канал для отвода воздуха 19 бокового отсека 5. Температуру холодильного агента на входе в испаритель 9 измеряют термопарой 21, температуру кипящего холодильного агента на выходе из испарителя 9 измеряют термопарой 22. Температуру осушенного холодильного агента после фильтра-осушителя 8 измеряют термопарой 25. Температуру перегретых паров холодильного агента измеряют термопарой 26, а потребляемую компрессором 7 мощность измеряют ваттметром (на чертеже не показан). Температуру холодильного агента перед конденсатором 6 измеряют термопарой 23, температуру переохлажденного холодильного агента измеряют термопарой 24. Все термопары подключены к измерителю-регулятору температуры, выполненному с возможностью соединения с персональным компьютером. Полученные данные значений мощности, потребляемой компрессором 7, температур воздуха и холодильного агента и скорости воздушных потоков хранятся и обрабатываются на компьютере с использованием специального программного обеспечения.Laboratory stand to study the operation of the compression refrigerating machine works as follows. When you turn on the stand, the refrigerant circulates around the circuit: evaporator 9, filter drier 8, compressor 7, condenser 6, throttle device 10, evaporator 9. Air is pumped from the laboratory room by a centrifugal fan 13 through the confuser 14, which ensures an even distribution of the air flow, to the evaporator 9. The air temperature at the inlet to the evaporator 9 is measured with a thermocouple 27, and at the exit of the evaporator 9 is measured with a thermocouple 29. The anemometer 16 measures the speed of the air flow exiting through the air exhaust duct 15 compartment 4. Air from the laboratory room is pumped by a centrifugal fan 17 through confusor 18, which ensures an even distribution of air flow to the condenser 6. The air temperature at the inlet to the condenser 6 is measured with a thermocouple 28, and at the outlet of the condenser 6 is measured with a thermocouple 30. Anemometer 20 measure the speed of the air flow exiting through the air outlet duct 19 of the side compartment 5. The temperature of the refrigerant at the inlet to the evaporator 9 is measured with a thermocouple 21, the temperature of the boiling refrigerant at the outlet The evaporator 9 is measured with a thermocouple 22. The temperature of the dried refrigerant after the filter drier 8 is measured with a thermocouple 25. The temperature of the superheated refrigerant vapor is measured with a thermocouple 26, and the power consumed by the compressor 7 is measured with a wattmeter (not shown). The temperature of the refrigerant in front of the condenser 6 is measured with a thermocouple 23, the temperature of the supercooled refrigerant is measured with a thermocouple 24. All thermocouples are connected to a temperature gauge controller configured to be connected to a personal computer. The data obtained values of the power consumed by the compressor 7, air and refrigerant temperatures and air flow rates are stored and processed on a computer using special software.

Таким образом, заявляемый лабораторный стенд обладает компактностью, позволяет получать точную и достоверную информацию о значениях скорости перемещения воздушных масс, температуры воздуха на входе и выходе из испарителя и конденсатора холодильной установки и температуры холодильного агента, необходимую для определения параметров работы холодильной машины.Thus, the claimed laboratory bench has compactness, it allows to obtain accurate and reliable information about the speed of movement of air masses, air temperature at the inlet and outlet of the evaporator and condenser of the refrigeration unit and the temperature of the refrigerant necessary to determine the operating parameters of the refrigeration machine.

Claims

Laboratory stand for studying the operation of the compression refrigerating machine, containing the refrigerant circulation circuit, including a condenser connected by nozzles, a throttle device, an evaporator and a compressor; fan, thermocouples, characterized in that it is additionally equipped with a second fan, a digital wattmeter to measure the power consumed by the compressor, and the circulation circuit of the refrigerant is equipped with a filter-drier, and contains a housing divided into compartments by two parallel partitions, between which an electric motor is installed in the middle compartment with two-sided shaft exit, the ends of which are placed in the holes of the said partitions, fans are installed at each end of the shaft in the side compartments, There are evaporators in the centrifugal zones, with confusors in the external air intake zone, a condenser is placed in front of one of the fans, and a condenser is placed in front of the second fan, the side compartments have air exhaust channels in which digital anemometers are installed, with thermocouples connected to the temperature regulator, placed on the pipes of the refrigerant circulation loop in the inlet and outlet areas of the evaporator, in the inlet and outlet areas of the condenser, in the outlet area of the compressor and in the outlet area of the filter drier, as well as in nach outdoor air suction and before the evaporator to the condenser and to remove air channels, and a digital power meter, a temperature meter-controller and digital anemometers are arranged to connect to a personal computer.