製冷循環實驗儀

主要功能與特色

製冷循環實驗儀幫助學生從入門階段學習製冷過程的各個階段。學生將學習使用壓焓圖 (Pressure-Enthalpy charts, P-h 圖)，並利用焓值的變化來確定性能係數 (COP)、過熱度 (Superheat) 以及過冷度 (Sub-cooling)。

製冷迴路配備了高壓與低壓壓力錶、壓力開關、視窗、乾燥過濾器以及熱力膨脹閥。此外，迴路中還包含連接至儀表系統的壓力感測器。

• 熱泵演示：蒸發器與冷凝器線圈分別浸泡在熱源與熱匯水箱中，能清晰演示實際熱泵的運作情況。

• 穩態實驗：配置一台小型泵浦，在熱源與熱匯水箱之間提供水循環，以利進行穩態 (Steady state) 實驗研究。

學習成果

• 學習使用壓焓圖 (P-h Chart)： 學習如何根據測得的壓力與溫度，在 P-h 圖上標繪出製冷循環的關鍵點（壓縮機進出口、冷凝器出口、膨脹閥出口），藉此視覺化整個熱力循環。

• 確定性能係數 (COP)： 透過計算蒸發器吸收的熱量與壓縮機消耗的功之比值，評估系統作為製冷機或熱泵時的運行效率。

• 確定過熱度與過冷度： 測量壓縮機入口前的過熱度，確保無液態制冷劑進入，以及冷凝器出口後的過冷度，確保進入膨脹閥前為全液態，理解其對系統安全與效率的影響。

• 基礎製冷循環能量平衡： 對整個系統進行能量收支分析，驗證壓縮機功與從熱源吸收的熱量之總和，是否等於向熱匯排放的熱量。

• 確定壓縮階段的等熵與非等熵效率： 比較實際壓縮過程與理想等熵過程的焓值變化，計算壓縮機的熱力學效率，理解機械損失與熱損失。

• 熱源與熱匯溫度對 COP 的影響： 改變水箱溫度以模擬不同的環境條件，觀察高低溫差變化如何直接影響系統的耗功量與整體效率。

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