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1 設(shè)計(jì)目的意義
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，空調(diào)設(shè)備的應(yīng)用幾乎遍及生產(chǎn)、生活等各個(gè)方面，環(huán)境污染問(wèn)題、能源緊張問(wèn)題越來(lái)越引起世界各國(guó)人民的關(guān)注。制冷空調(diào)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)是節(jié)能、環(huán)保，制冷空調(diào)充分發(fā)揮制冷效果至關(guān)重要。然而在我們生產(chǎn)生活中，制冷空調(diào)維護(hù)和管理專業(yè)和制冷高級(jí)技術(shù)人才的需求量也愈來(lái)愈大，但是能夠懂得制冷系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及外界各大參數(shù)改變對(duì)制冷效果影響的人員卻為之少數(shù)。家用空調(diào)能耗檢測(cè)儀是集合制冷系統(tǒng)優(yōu)化、冷熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化；制冷量的測(cè)試及計(jì)算；改變制冷工況而得到不同的能效比；電腦板的工作狀態(tài)及檢修；影響小型空調(diào)器的各種因素等為一體的檢測(cè)儀。通過(guò)檢測(cè)儀模擬長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中的制冷空調(diào)器，在運(yùn)行過(guò)程中改變相關(guān)的變量，對(duì)制冷量、電能耗電量的影響。同時(shí)讓大多數(shù)人了解在空調(diào)器運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，通過(guò)定時(shí)檢查空調(diào)器運(yùn)行狀況的重要性，可大大降低制冷空調(diào)器在運(yùn)行中造成不必要的電能損失，又可以得到我們想要的制冷效果。
2.應(yīng)用前景
它具有構(gòu)思科學(xué)、新穎、實(shí)用、集多種功能于一體，兼顧制冷空調(diào)器的各個(gè)系統(tǒng)。該測(cè)試儀作成本低而簡(jiǎn)明，可適宜中職、高職院校制冷專業(yè)及小型空調(diào)器制造廠員工的制冷、電氣、空氣循環(huán)系統(tǒng)培訓(xùn)；既以可用于教學(xué)又能用于小型空調(diào)工廠的實(shí)際測(cè)試，是理想性能測(cè)試和技術(shù)數(shù)據(jù)測(cè)試設(shè)備。為制冷專業(yè)提供了專業(yè)性的空調(diào)技術(shù)綜合性能測(cè)試的實(shí)用裝置，將有效的提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)水平以及人才培養(yǎng)質(zhì)量。此外，該項(xiàng)技術(shù)還可用于制冷設(shè)備維修中級(jí)工和高級(jí)工的培訓(xùn)和考級(jí)，也可用于企業(yè)員工的技術(shù)培訓(xùn)和小型制冷空調(diào)廠的空調(diào)綜合性能測(cè)試。本裝置的制作理念與實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)初步成熟，產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化，可以直接體現(xiàn)在生活過(guò)程中，空調(diào)器在運(yùn)行使用中所遇到的問(wèn)題，通過(guò)更加詳細(xì)的測(cè)試，來(lái)體現(xiàn)空調(diào)在各種狀況下使用中的能耗損失。推出這套空調(diào)技術(shù)綜合性測(cè)試裝置迎合了市場(chǎng)和教學(xué)的需要，同時(shí)由于其價(jià)格低廉、功能齊全而且簡(jiǎn)明實(shí)用，必將受到廣大用戶的歡迎，如果與相關(guān)公司企業(yè)合作提高空調(diào)性能，達(dá)到更好的制冷效果且節(jié)能、環(huán)保，并由公司企業(yè)進(jìn)行宣傳推廣，使得使用者都能通過(guò)對(duì)空調(diào)器的運(yùn)行狀況的了解，從而在運(yùn)行過(guò)程中節(jié)省能耗損失，使我們國(guó)家也能走綠色環(huán)保、節(jié)能新型社會(huì)。該測(cè)試裝置的研發(fā)成功，將填補(bǔ)目前市面的空白，其技術(shù)由企業(yè)的支持；測(cè)試和應(yīng)用由教具公司的推廣，它的應(yīng)用前景是十分可觀的。

設(shè)計(jì)思路與技術(shù)方案
2.1設(shè)計(jì)思路
根據(jù)空調(diào)器普及率的提高，空調(diào)已是創(chuàng)造室內(nèi)舒適環(huán)境、保證生產(chǎn)工藝、提高工作效率和發(fā)展生產(chǎn)力的重要保證。但是空調(diào)在營(yíng)造舒適環(huán)境的同時(shí)，也消耗了大量的能源，其發(fā)展方向直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的利用以及環(huán)境保護(hù)。為了國(guó)內(nèi)空調(diào)能耗現(xiàn)狀的同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)在國(guó)內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)水平和出現(xiàn)的節(jié)能新技術(shù)，培養(yǎng)掌握空調(diào)與制冷專業(yè)理論知識(shí)和專業(yè)實(shí)踐技能，從事空調(diào)、制冷設(shè)備及系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)、改造設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試維護(hù)、技術(shù)管理等方面的技能應(yīng)用型人才。家用空調(diào)能耗檢測(cè)儀是集合制冷系統(tǒng)優(yōu)化、冷熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化；制冷量的測(cè)試及計(jì)算；改變制冷工況而得到不同的能效比；電腦板的工作狀態(tài)及檢修；影響小型空調(diào)器的各種因素等為一體的制冷性能測(cè)試的裝置。本著 “求是、篤實(shí)、創(chuàng)新、立業(yè)”的校訓(xùn)為原則，以空調(diào)技術(shù)綜合性能測(cè)試為對(duì)象，進(jìn)行了深入的研究和創(chuàng)造性的開(kāi)發(fā)。對(duì)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化，冷熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化，毛細(xì)管、制冷劑充注量、電容器等各參數(shù)的最佳選擇，從制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、故障檢修與排除及制冷性能、能效比的影響等方面入手，設(shè)計(jì)出這一套空調(diào)技術(shù)綜合性能測(cè)試裝置并將之實(shí)現(xiàn)。
2.2 設(shè)計(jì)的依據(jù)
在設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，力求做到下列幾方面：
1) 代表性強(qiáng)：采用目前最具有代表性空調(diào)性能的測(cè)試裝置作為研發(fā)對(duì)象；
2) 直觀性強(qiáng)：可直接觀測(cè)到制冷系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等各個(gè)點(diǎn)工作時(shí)的參數(shù)，通過(guò)分析參數(shù),可以了解空調(diào)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài),提高學(xué)生對(duì)制冷系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和外界環(huán)境參數(shù)的改變，對(duì)空調(diào)綜合性能的測(cè)試和分析能力；
3) 實(shí)用性好：由于是應(yīng)用真實(shí)的空調(diào)，不但可以進(jìn)行空調(diào)的性能測(cè)試、系統(tǒng)的調(diào)試、課題研究和開(kāi)發(fā)，實(shí)際移動(dòng)式空調(diào)、雪種的充排、毛細(xì)管長(zhǎng)度分析，電容量對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)影響，電機(jī)電壓對(duì)整個(gè)綜合性能的影響，以及制冷效果的影響等全各方面基本實(shí)訓(xùn)。還能學(xué)習(xí)掌握制冷系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)、工作原理、測(cè)試原理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及組成元件；
4) 安全可靠：設(shè)有漏電壓、漏電流保護(hù)器，對(duì)地漏電電流超過(guò)一定值，即跳閘切斷電源；并有熱保護(hù)器件，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行過(guò)熱、過(guò)載保護(hù)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；
5) 通用性廣：適宜中職、高職院校制冷專業(yè)及小型空調(diào)器制造廠員工的制冷、電氣、空氣循環(huán)系統(tǒng)培訓(xùn)；既以可用于高等職業(yè)教育制冷工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)又能用于小型空調(diào)工廠的實(shí)際測(cè)試，是理想測(cè)試和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。以及企業(yè)員工的技術(shù)培訓(xùn)和產(chǎn)品的測(cè)試；
6) 內(nèi)容豐富：提供主要器件參數(shù)，以及該類產(chǎn)品的工作原理、制冷系統(tǒng)圖，電氣系統(tǒng)圖等，可對(duì)測(cè)試的主要技術(shù)參數(shù)有多個(gè)型號(hào)選擇，測(cè)試的范圍廣，測(cè)試主要性能參數(shù)精確，效果明顯，并列出整機(jī)工作的條件和影響因素；
通俗易懂：通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)碼圖片、示意圖、系統(tǒng)圖及電路圖等將整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中難以用文字表達(dá)的知識(shí)內(nèi)容、設(shè)備構(gòu)架及實(shí)際操作方法，生動(dòng)形象的表達(dá)出來(lái)。
2.2.1裝置的組成
家用空調(diào)能耗檢測(cè)儀根據(jù)指導(dǎo)老師多年自行研發(fā)特色實(shí)訓(xùn)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，以及本專業(yè)學(xué)生的實(shí)際知識(shí)水平，結(jié)合學(xué)院制冷專業(yè)的開(kāi)設(shè)情況，由指導(dǎo)老師組織、指導(dǎo)動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué)完成開(kāi)發(fā)制作。本檢測(cè)儀由控制面板、空調(diào)室外機(jī)組、空調(diào)室內(nèi)機(jī)組、測(cè)試儀表、變壓器組、測(cè)試風(fēng)口、選擇開(kāi)關(guān)、電能表等數(shù)字顯示儀表，調(diào)節(jié)裝置、工具箱等組成。
1) 電源控制屏：采用單相三線220V交流電源供電，經(jīng)由漏電保護(hù)器，漏電電流30mA，測(cè)試裝置提供交流電壓表，量程0～250V，精度0.5級(jí)；交流電流表，量程0～10A，精度0.5級(jí)；
2) 測(cè)試臺(tái)：鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑長(zhǎng)方體封閉式結(jié)構(gòu)，造型美觀大方。帶有四個(gè)帶鎖抽屜，用于放置電源線、工具及資料等。背面有兩個(gè)柜子,用于存放冷凝水與檢
查管路。正面面板有多種控制器、儀表等,用于進(jìn)行制冷系統(tǒng)的性能測(cè)試。此外，還有該測(cè)試裝置的制冷系統(tǒng)圖。測(cè)試裝置底部帶有四個(gè)方向移動(dòng)輪子，便于移動(dòng)或固定；
3) 空調(diào)整機(jī)單元1套：包括單冷型分體空調(diào)所必需的一些部件，如蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、毛細(xì)管、電磁閥、視液鏡、膨脹閥等，管路中還設(shè)有控制二通閥和三通閥等所必需的部件；
4) 交流電源控制單元：?jiǎn)蜗嗳€220V交流電源供電，交流電壓表4只， 測(cè)量范圍0～500V,用于監(jiān)測(cè)電源電壓與各主要測(cè)試部件的電壓；交流電流表4只,測(cè)量范圍0～20A，用于監(jiān)測(cè)電源電流及觀測(cè)系統(tǒng)啟動(dòng)電流、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常工作電流和測(cè)試對(duì)象的運(yùn)行電流等，電能表1只，輸入電壓為220V，電流為5（20）A，頻率50Hz，轉(zhuǎn)速3200imp/kW?h。漏電保護(hù)器控制控制屏總電源，此外還裝設(shè)了可調(diào)電容器組，可調(diào)變壓器組、選擇開(kāi)關(guān)組，帶燈開(kāi)關(guān)、數(shù)顯溫度計(jì)、功率表等電路測(cè)試零部件。
5) 制冷系統(tǒng)壓力檢測(cè)單元：提供4只真空壓力表，測(cè)量范圍分別為-0.1～1.8MPa、-0.1～3.8MPa,可實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)工作時(shí)低壓側(cè)和高壓側(cè)的壓力。
6) 溫度檢測(cè)單元：提供7只檢測(cè)系統(tǒng)的溫度表，分別測(cè)量冷凝溫度，冷凝器出口溫度，蒸發(fā)溫度，蒸發(fā)器出口溫度，吸氣溫度，排氣溫度，壓縮機(jī)機(jī)殼溫度，此外，另有12只檢測(cè)室外機(jī)進(jìn)出風(fēng)口溫度（2只），室內(nèi)機(jī)進(jìn)出口溫度（8只），室內(nèi)外環(huán)境溫度（2只），采用數(shù)顯溫度計(jì)，水銀溫度計(jì)，酒精溫度計(jì)。
7) 測(cè)試模擬單元：毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)制冷性能的影響；制冷劑充注量對(duì)制冷性能的影響；室內(nèi)機(jī)的電壓對(duì)制冷性能的影響，室外機(jī)電壓對(duì)制冷性能的影響 ；壓縮機(jī)電壓對(duì)制冷性能的影響；室外機(jī)出風(fēng)口與擋物的距離對(duì)制冷性能的影響；室外機(jī)回風(fēng)口面積對(duì)制冷性能的影響,壓縮機(jī)電容器容量對(duì)制冷性能的影響；室內(nèi)外風(fēng)機(jī)電容器容量對(duì)制冷性能的影響；室內(nèi)機(jī)回風(fēng)面積對(duì)制冷性能的影響。
8) 專用工具：風(fēng)速儀，量尺，加熱絲，風(fēng)扇，焊機(jī)，割管刀，脹管擴(kuò)口器，組合修理閥，真空泵，R22制冷劑一瓶等。
技術(shù)創(chuàng)新
家用空調(diào)能耗測(cè)試儀以單冷型空調(diào)器研究性能測(cè)試技術(shù)為研究對(duì)象，通過(guò)創(chuàng)新的構(gòu)思，應(yīng)用多種技術(shù)和手段，在同一套測(cè)試裝置上實(shí)現(xiàn)了空調(diào)器制冷與電氣控制兩大系統(tǒng)的展示、毛細(xì)管的節(jié)流量的調(diào)整、室內(nèi)外機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)、制冷劑充注量、電容量的調(diào)整等各技術(shù)參數(shù)測(cè)試、空調(diào)綜合性能測(cè)試裝置集合制冷系統(tǒng)優(yōu)化、冷熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化，制冷量的測(cè)試及計(jì)算，改變制冷工況而得到不同的能效比；通過(guò)空調(diào)器在日常生活所遇到的問(wèn)題，共設(shè)置了9個(gè)性能測(cè)試項(xiàng)目，在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，具有以下創(chuàng)新性手段和成果：
1. 整套檢測(cè)儀集中制冷系統(tǒng)、電氣控制、性能測(cè)試裝置于一體，系統(tǒng)真實(shí)完整與實(shí)際空調(diào)制冷統(tǒng)系、電氣系統(tǒng)一致，為制冷專業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，提供專業(yè)性的性能測(cè)試平臺(tái)，滿足對(duì)空調(diào)器各大性能測(cè)試的要求；
2. 檢測(cè)儀的系統(tǒng)采用真實(shí)空調(diào)整機(jī)，通過(guò)單冷型分體空調(diào)器的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)地安裝、性能測(cè)試參數(shù)的改變，能很好的完成空調(diào)器的性能測(cè)試，但也具有原來(lái)單冷型空調(diào)器性能。具有制冷、通風(fēng)、保濕、定時(shí)、自動(dòng)等功能。使得整個(gè)測(cè)試裝置的測(cè)試范圍更加廣闊。
3. 套檢測(cè)儀直觀展示單冷型空調(diào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理，可清楚的看到系統(tǒng)內(nèi)部各實(shí)物，系統(tǒng)還配置有交流電壓表、交流電流表、電能表、功率表、溫度表、真空壓力表、電源指示信號(hào)燈展示空調(diào)器實(shí)時(shí)工作狀態(tài)；將控制項(xiàng)目集中裝設(shè)在實(shí)訓(xùn)裝置的面板上，清楚地展示性能測(cè)試參數(shù)的變化狀況，并記錄測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。同時(shí)使系統(tǒng)圖和主電路圖與控制面板的相連對(duì)應(yīng)，并設(shè)有相應(yīng)的性能測(cè)試點(diǎn)；便于迅速對(duì)該裝置基本操作的理解掌握；
4. 檢測(cè)儀設(shè)有空調(diào)部件毛細(xì)管節(jié)流量的調(diào)節(jié)選擇模塊，可通過(guò)毛細(xì)管節(jié)流量的調(diào)節(jié)很明顯的可以清楚地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓力變化過(guò)程；在該裝置上，我們還設(shè)有一個(gè)外平衡膨脹閥，也可以作為冷庫(kù)的膨脹閥的學(xué)習(xí)，進(jìn)行膨脹閥節(jié)流流量的調(diào)節(jié)，可以在很小的空調(diào)系統(tǒng)中體會(huì)調(diào)節(jié)膨脹閥的學(xué)習(xí)和調(diào)節(jié)機(jī)能。通過(guò)毛細(xì)管組的設(shè)置，可以很好地展示在我們制冷專業(yè)學(xué)習(xí)中，毛細(xì)管作為節(jié)流裝置的理解，并通過(guò)每根毛細(xì)管用獨(dú)立的電磁閥控制，使得系統(tǒng)中運(yùn)行中，僅只有一個(gè)節(jié)流裝置來(lái)對(duì)空調(diào)綜合性能進(jìn)行節(jié)流，這樣就不會(huì)在控制過(guò)程中有多根毛細(xì)管進(jìn)行節(jié)流，而是在測(cè)試中有選擇的控制毛細(xì)管的節(jié)流。
5. 在制冷系統(tǒng)管道中，我們?cè)诶淠鞒隹谔幖釉O(shè)視液鏡可觀察制冷劑狀態(tài)，并設(shè)有二通閥和三通閥為在測(cè)試過(guò)程中，或者試驗(yàn)中遇到的問(wèn)題可以通過(guò)將制冷劑回收到室外機(jī)，從而減少制冷劑的浪費(fèi)，除了在毛細(xì)管節(jié)流后沒(méi)有加設(shè)保溫，其他管段的供液管道都進(jìn)行了保溫，并系統(tǒng)中不同的壓力段采用不同的顏色標(biāo)示；
6. 在室內(nèi)機(jī)的測(cè)試中，我們采用自制的送風(fēng)管作為我們測(cè)試點(diǎn)的對(duì)象，分別在測(cè)試風(fēng)管上進(jìn)行采點(diǎn)測(cè)試，通過(guò)對(duì)室內(nèi)機(jī)的回風(fēng)面積等測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，分別在風(fēng)管上不同的測(cè)試點(diǎn)位置上加上溫度計(jì)等測(cè)試工具，并采取求平均值的方法進(jìn)行測(cè)量，在室內(nèi)機(jī)回風(fēng)面積的測(cè)試過(guò)程中，我們將用戶遮擋物模擬將室內(nèi)機(jī)的過(guò)濾完遮住模擬測(cè)試。通過(guò)風(fēng)速儀對(duì)整個(gè)室內(nèi)機(jī)出口進(jìn)行風(fēng)量測(cè)量。在室外機(jī)的送回風(fēng)風(fēng)量的測(cè)試分析過(guò)程中，通過(guò)采用自制的遮擋物，模擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)的性能分析，已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)很好的性能測(cè)試效果。
7. 本檢測(cè)儀全過(guò)程都是有我們學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)，制作，裝配，安裝，檢測(cè)、調(diào)試、測(cè)試、數(shù)據(jù)測(cè)試、性能分析、總結(jié)、寫指導(dǎo)書(shū)等，該裝置的制作，為我們同學(xué)提供了一個(gè)很好的鍛煉的平臺(tái)。

廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新作品競(jìng)賽