功能/作用介紹：
清華高能效比多功能熱泵空調教學實驗臺綜合了清華大學多年的熱工教學經驗，并融入了奧運村污水源熱泵科研成果，從2008年到2014年，進行了多次的設計、改進設計，經過3代教學實驗臺的研制過程，目前實現(xiàn)了制冷循環(huán)、制熱循環(huán)、換熱器換熱測試、壓縮機性能測試、廢熱水回收等教學實驗。
實驗裝置主要包括制冷系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)和數據采集控制系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)由變頻壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、散熱器、電子膨脹閥、觀察視鏡、截至閥及銅管路等組成;水循環(huán)系統(tǒng)由變水溫指示燈、恒溫水箱、水泵、板式換熱器、板翅式換熱器及管路等組成;數據采集控制系統(tǒng)由溫度傳感器、壓力表、壓力傳感器、渦旋流量傳感器、壓縮機功率儀表、液位控制開關、巡檢儀、觸摸屏及數采后處理軟件組成。所選用的制冷工質分別為R410A和R22(2個實驗臺，所用工質不同，可進行對比實驗)。
進行教學實驗時，恒溫水箱中的水通過水泵進入回熱換熱器，與“廢熱水”實現(xiàn)第一次換熱，再通過冷凝換熱器實現(xiàn)第二次換熱，得到高溫水;高溫水經過散熱器使用后成為“廢熱水”，廢熱在回熱換熱器中被一次回收，后進入蒸發(fā)換熱器廢熱被二次回收，降溫后的廢水回到恒溫水箱。
不同的水溫度對應有不同顏色的指示燈(3~4種顏色)顯示，讓學生對水溫度有更為直觀感受，可通過顏色燈的變化感受到廢熱水熱量回收過程的水溫變化。實驗流程在不同的操作下進行動態(tài)閃爍，顯示出管路的流動方向和流動回路狀態(tài)。
1.實驗裝置的儀表設備：
1)壓力表——測量制冷劑側蒸發(fā)和冷凝進口和出口壓力，精度±0.1MPa;
2)壓力傳感器——測量制冷劑側蒸發(fā)和冷凝進口和出口壓力，準確度±0.001MPa;
2)溫度顯示——測量制冷劑側蒸發(fā)和冷凝進口和出口溫度，精度±0.1℃;
3)功率儀——測量壓縮機功率大小，精度±0.1W;
4)溫度顯示——測量水循環(huán)進口和出口溫度，精度±0.1℃;
5)電子膨脹閥——絕熱降壓并調節(jié)制冷劑流量;
6)渦流流量傳感器——測量水的流量，精度±1%。
7)觸摸屏——實時顯示系統(tǒng)各個測點的溫度、流量、功率等數據，計算系統(tǒng)能效比和制熱量、制冷量等參數。
為安全起見，壓縮機裝置設有高壓繼電器，冷凝壓力超過40bar時，自動關閉裝置。
2.實驗裝置的技術參數：
蒸發(fā)溫度：-10 ℃～+10 ℃
冷凝溫度：最高不超過60℃，制熱水溫度30 ℃～60 ℃
變頻壓縮機最大功率：1500 W，轉速880 rev/min
制熱量：2000 W~18000W
制冷量：2000W~16000 W
制熱系數(能效比)：5~12
實驗臺重量：150 kg
3.《工程熱力學》、《制冷技術原理》實驗內容
1)制冷工質的蒸發(fā)、冷凝過程及節(jié)流后的二相流型和流動狀態(tài)的可視化研究;
2)不同蒸汽壓縮式制熱循環(huán)工質狀態(tài)的變化及循環(huán)全過程的熱力學特性，繪制壓焓圖;
3)不同工況下的變頻渦旋壓縮機轉速、功率、制熱量特性曲線;
4)回收廢熱工況下，根據制熱和制冷循環(huán)熱力學狀態(tài)，繪制T-s圖。
4.《傳熱學》、《熱工基礎》實驗內容
1)進行制熱循環(huán)的換熱計算;
2)回收廢熱工況下，制熱循環(huán)系統(tǒng)能效比和系統(tǒng)制熱量情況;
3)實驗測定板式換熱器換熱性能和流動阻力;
4)實驗測定板翅式換熱器換熱性能和流動阻力;
5)實驗測定管殼式換熱器換熱性能和流動阻力;
6)理論聯(lián)系實際，加深學生了解制熱循環(huán)系統(tǒng)的組成。
本教學實驗臺主要特點：
(1)一個實驗臺能夠完成多種實驗內容，適用于多課程實驗教學任務，而且采用了計算機觸摸屏數據采集系統(tǒng)，快速、準確、直觀、方便，數據能夠即時存儲，學生可進行分析處理;
(2)首次將節(jié)能減排、廢熱利用引入教學的高能效比(COP大于10)熱泵空調實驗臺，目的在于讓同學們感受到利用廢熱和不利用廢熱兩種工況下，熱泵系統(tǒng)的熱水溫度和制熱系數/能效比的不同，不但學習了蒸氣壓縮式循環(huán)各個部分的作用和熱力學狀態(tài)，也感受到“節(jié)能減排”就在我們身邊;
(3)制冷溫度調節(jié)范圍大(-10~10℃)，可以觀測制冷劑流型變化及氣液兩相變化，學生可自己動手調節(jié)蒸發(fā)器和冷凝器多工況參數，繪制多工況壓焓圖和換熱系數曲線。
作品名稱：高能效比多功能熱泵空調教學實驗臺
完成單位：清華大學熱能工程系
