一種冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置及測試方法
【專利摘要】一種冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置及測試方法，本發(fā)明涉及一種測試冰箱換熱器性能的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用制冷劑供應(yīng)機(jī)組，特別涉及一種用于測量冰箱蒸發(fā)器和冷凝器換熱量和換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)的制冷劑供應(yīng)機(jī)組。冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)機(jī)組，包括壓縮機(jī)、冷凝器進(jìn)口溫度控制系統(tǒng)、輔助冷凝器、冷凝液體流量計(jì)、冷凝壓力控制系統(tǒng)、儲液器、過冷器、蒸發(fā)器供液流量計(jì)、節(jié)流閥組、輔助蒸發(fā)器、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器、壓力傳感器、切換閥及其他輔助設(shè)備。該機(jī)組具有運(yùn)行參數(shù)可控性好、測試精度高、能夠模擬冰箱運(yùn)行條件下蒸發(fā)器和冷凝器的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置及測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測試冰箱換熱器性能的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用制冷劑供應(yīng)裝置及冰箱換熱 器性能測試方法，特別涉及一種用于測量冰箱蒸發(fā)器和冷凝器換熱量及換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)測 試系統(tǒng)的制冷劑供應(yīng)裝置和方法，屬于制冷【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 冰箱制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器和冷凝器是冰箱制冷系統(tǒng)的兩個重要換熱器，其性能的 高低直接影響冰箱整個系統(tǒng)性能。隨著設(shè)計(jì)、制造工藝水平的提高，不斷開發(fā)出新型的冰箱 冷凝器和蒸發(fā)器。在冰箱換熱器的開發(fā)過程中，通過實(shí)驗(yàn)的方法對冰箱換熱器換熱量和換 熱系數(shù)等性能參數(shù)的標(biāo)定顯得非常重要。由于冰箱冷凝器和蒸發(fā)器換熱量本身很小，而且 制冷劑本身的狀態(tài)受溫度和壓力影響非常大，極易相變，這就對冰箱換熱器性能參數(shù)的標(biāo) 定帶來了難度。
[0003] 經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，岳建楠等人在《工業(yè)控制計(jì)算機(jī)》1 (2013) :32-33上發(fā)表的"冰 箱換熱器性能測試實(shí)驗(yàn)臺測控系統(tǒng)開發(fā)"一文中描述了一種包括蒸發(fā)器/冷凝器兩個換熱 器環(huán)境模擬室、一臺制冷劑供應(yīng)裝置和一套測控系統(tǒng)組成的用于測試冰箱蒸發(fā)器和冷凝器 換熱性能的實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用了制冷劑焓差法測量冰箱換熱器的換熱量和換 熱系數(shù)，但是，由于該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中制冷劑供應(yīng)裝置所采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、傳感器種類和運(yùn) 行控制方法決定了測試換熱器的測試邊界條件可控性較差、測試精度低，無法準(zhǔn)確反映冰 箱典型運(yùn)行工況下蒸發(fā)器和冷凝器的性能參數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的任務(wù)之一在于提供一種能夠準(zhǔn)確測量冰箱換熱器性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測試 系統(tǒng)用制冷劑供應(yīng)裝置。
[0005] 本發(fā)明的任務(wù)之二在于提供一種測試冰箱換熱器性能參數(shù)的方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)發(fā)明任務(wù)一，其技術(shù)解決方案是： 冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置，包括壓縮機(jī)、制冷劑溫度控制器、冷凝器、 過冷器、制冷劑質(zhì)量流量計(jì)、冷凝壓力控制器、儲液器、節(jié)流閥組、蒸發(fā)器、蒸發(fā)壓力控制器、 過熱器、氣液分離器、抽真空系統(tǒng)、檢漏充壓系統(tǒng)、蒸發(fā)器進(jìn)出口和冷凝器進(jìn)出口溫度傳感 器和壓力傳感器以及連接這些設(shè)備的管道及其附件。測試蒸發(fā)器與輔助蒸發(fā)器共用一個 接口，當(dāng)進(jìn)行蒸發(fā)器性能測試實(shí)驗(yàn)時，拆下輔助蒸發(fā)器，把測試蒸發(fā)器連接到輔助蒸發(fā)器兩 端的可拆卸接頭上，此時連接的冷凝器即為輔助冷凝器；測試?yán)淠髋c輔助冷凝器共用一 個接口，當(dāng)進(jìn)行冷凝器性能測試實(shí)驗(yàn)時，拆下輔助冷凝器，把測試?yán)淠鬟B接到輔助冷凝器 兩端的可拆卸接頭上，此時連接的蒸發(fā)器即為輔助蒸發(fā)器。壓縮機(jī)的出口管路上設(shè)有制冷 劑溫度控制器，以保證輔助冷凝器或測試?yán)淠鬟M(jìn)口溫度可控。冷凝器出口管通過冷凝器 出口可拆卸接頭和冷凝器出口截止閥連接于制冷劑質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)口管路。制冷劑質(zhì)量流 量計(jì)出口設(shè)置冷凝壓力控制器和截止閥，用于保證冷凝壓力恒定和制冷劑質(zhì)量流量計(jì)的調(diào) 零。制冷劑質(zhì)量流量計(jì)出口截止閥后連接儲液器和干燥過濾器。儲液器出口連接節(jié)流閥 組。輔助蒸發(fā)器通過蒸發(fā)器進(jìn)口可拆卸接頭和蒸發(fā)器進(jìn)口截止閥連接于節(jié)流閥組出口，輔 助蒸發(fā)器出口依次連接蒸發(fā)器出口可拆卸接頭、蒸發(fā)器出口截止閥、蒸發(fā)壓力控制器、氣液 分離器、過熱器。過熱器出口與壓縮機(jī)吸氣口相連。冷凝器進(jìn)口和出口分別設(shè)置壓力傳感器 和溫度傳感器用于測量冷凝器進(jìn)出口制冷劑的壓力和溫度。蒸發(fā)器的出口設(shè)置溫度和壓力 傳感器，節(jié)流閥組前設(shè)置溫度和壓力傳感器用于制冷劑節(jié)流前的溫度和壓力的測量。抽真 空系統(tǒng)由真空泵、抽真空切換閥和管路組成，其作用是抽取系統(tǒng)內(nèi)部的空氣等不凝性氣體。 檢漏充壓系統(tǒng)包括第二壓縮機(jī)、充壓切換閥、吸氣切換閥和管路組成，用于更換測試換熱器 后、通大氣部分管路和部件的充壓檢漏。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)發(fā)明任務(wù)二，冰箱換熱器性能參數(shù)的測試方法及步驟如下： 1)性能指標(biāo)的計(jì)算方法 蒸發(fā)器的換熱量： Qe = ιΚΛΚ.2 ^ K,) 式中Qe為蒸發(fā)器吸熱量，kj ;電^為制冷劑的質(zhì)量流量，kg/s ;hM、hei2分別為蒸發(fā)器進(jìn) 出口制冷劑的焓，由蒸發(fā)器進(jìn)出口制冷劑壓力和溫度求得，kX/(kg. °C )。
[0008] 蒸發(fā)器換熱系數(shù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置，其特征在于，包括：壓縮機(jī)、制冷劑 溫度控制器、冷凝器、過冷器、制冷劑質(zhì)量流量計(jì)、冷凝壓力控制器、儲液器、節(jié)流閥組、蒸發(fā) 器、蒸發(fā)壓力控制器、過熱器、氣液分離器、抽真空系統(tǒng)、檢漏充壓系統(tǒng)、蒸發(fā)器進(jìn)出口和冷 凝器進(jìn)出口溫度傳感器和壓力傳感器以及連接這些設(shè)備的管道及其附件；測試蒸發(fā)器與輔 助蒸發(fā)器共用一個接口，當(dāng)進(jìn)行蒸發(fā)器性能測試實(shí)驗(yàn)時，拆下輔助蒸發(fā)器，把測試蒸發(fā)器連 接到輔助蒸發(fā)器兩端的可拆卸接頭上，此時連接的冷凝器即為輔助冷凝器；測試?yán)淠髋c 輔助冷凝器共用一個接口，當(dāng)進(jìn)行冷凝器性能測試實(shí)驗(yàn)時，拆下輔助冷凝器，把測試?yán)淠?連接到輔助冷凝器兩端的可拆卸接頭上，此時連接的蒸發(fā)器即為輔助蒸發(fā)器；壓縮機(jī)的出 口管路上設(shè)有制冷劑溫度控制器，以保證輔助冷凝器或測試?yán)淠鬟M(jìn)口溫度可控；冷凝器 出口管通過冷凝器出口可拆卸接頭和冷凝器出口截止閥連接于制冷劑質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)口管 路；制冷劑質(zhì)量流量計(jì)出口設(shè)置冷凝壓力控制器和截止閥，用于保證冷凝壓力恒定和制冷 劑質(zhì)量流量計(jì)的調(diào)零；制冷劑質(zhì)量流量計(jì)出口截止閥后連接儲液器和干燥過濾器；儲液器 出口連接節(jié)流閥組；輔助蒸發(fā)器通過蒸發(fā)器進(jìn)口可拆卸接頭和蒸發(fā)器進(jìn)口截止閥連接于節(jié) 流閥組出口，輔助蒸發(fā)器出口依次連接蒸發(fā)器出口可拆卸接頭、蒸發(fā)器出口截止閥、蒸發(fā)壓 力控制器、氣液分離器、過熱器；過熱器出口與壓縮機(jī)吸氣口相連；冷凝器進(jìn)口和出口分別 設(shè)置壓力傳感器和溫度傳感器用于測量冷凝器進(jìn)出口制冷劑的壓力和溫度；蒸發(fā)器的出口 設(shè)置溫度和壓力傳感器，節(jié)流閥組前設(shè)置溫度和壓力傳感器用于制冷劑節(jié)流前的溫度和壓 力的測量；抽真空系統(tǒng)由真空泵、抽真空切換閥和管路組成，其作用是抽取系統(tǒng)內(nèi)部的空氣 等不凝性氣體；檢漏充壓系統(tǒng)包括第二壓縮機(jī)、充壓切換閥、吸氣切換閥和管路組成，用于 更換測試換熱器后、通大氣部分管路和部件的充壓檢漏。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置，其特征在于， 只設(shè)置一臺制冷劑質(zhì)量流量計(jì)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置，其特征在于檢 漏充壓系統(tǒng)包括第二壓縮機(jī)、檢漏充壓系統(tǒng)冷凝器側(cè)充壓切換閥、檢漏充壓系統(tǒng)蒸發(fā)器側(cè) 充壓切換閥、檢漏充壓系統(tǒng)蒸發(fā)器側(cè)吸氣切換閥、檢漏充壓系統(tǒng)冷凝器側(cè)吸氣切換閥及其 連接管路；檢漏充壓系統(tǒng)蒸發(fā)器側(cè)吸氣切換閥和檢漏充壓系統(tǒng)冷凝器側(cè)吸氣切換閥并聯(lián)于 第二壓縮機(jī)的吸氣口，檢漏充壓系統(tǒng)冷凝器側(cè)充壓切換閥和檢漏充壓系統(tǒng)蒸發(fā)器側(cè)充壓切 換閥并聯(lián)于第二壓縮機(jī)的排氣口。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置，其特征在于冷 凝器在測試?yán)淠餍阅軈?shù)時為測試?yán)淠?，在測試蒸發(fā)器性能參數(shù)時為輔助冷凝器，放 置于可以模擬冰箱冷凝器實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的人工環(huán)境模擬室。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種冰箱換熱器性能測試系統(tǒng)制冷劑供應(yīng)裝置，其特征在于蒸 發(fā)器在測試蒸發(fā)器性能參數(shù)時為測試蒸發(fā)器，在測試蒸發(fā)器性能參數(shù)時為輔助蒸發(fā)器，放 置于可以模擬冰箱蒸發(fā)器實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的人工環(huán)境模擬室。
6. 冰箱換熱器性能測試方法，其特征在于，包括如下步驟： (1)蒸發(fā)器性能參數(shù)的測試：當(dāng)測試蒸發(fā)器性能參數(shù)時，在整個制冷劑供應(yīng)裝置正常運(yùn) 轉(zhuǎn)的情況下，首先關(guān)閉節(jié)流閥組，維持壓縮機(jī)運(yùn)行，當(dāng)蒸發(fā)器出口壓力接近lOOkPa時，關(guān)閉 蒸發(fā)器進(jìn)出口的截止閥，壓縮機(jī)停機(jī)，從蒸發(fā)器進(jìn)出口可拆卸接頭處拆下原先的蒸發(fā)器，通 過可拆卸接頭連接上測試蒸發(fā)器；打開檢漏充壓系統(tǒng)蒸發(fā)器側(cè)充壓切換閥26和檢漏充壓 系統(tǒng)冷凝器側(cè)吸氣切換閥，開啟第二壓縮機(jī)，當(dāng)?shù)诙嚎s機(jī)的排氣壓力達(dá)到檢漏壓力時，關(guān) 閉第二壓縮機(jī)、檢漏充壓系統(tǒng)冷凝器側(cè)吸氣切換閥和檢漏充壓系統(tǒng)蒸發(fā)器側(cè)充壓切換閥， 對蒸發(fā)器進(jìn)出口可拆卸接頭進(jìn)行檢漏，等確定不泄露后，打開抽真空系統(tǒng)中測試蒸發(fā)器側(cè) 切換閥，排氣，并啟動真空泵，抽真空20分鐘后，依次關(guān)閉抽真空系統(tǒng)蒸發(fā)器側(cè)切換閥和真 空泵；打開測試蒸發(fā)器進(jìn)出口截止閥和，啟動壓縮機(jī)，啟動制冷劑供應(yīng)系統(tǒng)中所有的控制和 數(shù)據(jù)采集設(shè)備，當(dāng)測試蒸發(fā)器出口溫度、壓力、制冷劑過熱度和節(jié)流前制冷劑壓力、溫度、過 冷度等參數(shù)均滿足測試要求時，開始記錄有效數(shù)據(jù)，測試蒸發(fā)器的換熱量和換熱系數(shù)在10 分鐘內(nèi)變化小于5%時，結(jié)束實(shí)驗(yàn)測試； (2)冷凝器性能參數(shù)的測試：當(dāng)測試?yán)淠餍阅軈?shù)時，在整個制冷劑供應(yīng)裝置正常運(yùn) 轉(zhuǎn)的情況下，首先關(guān)閉節(jié)流閥組，壓縮機(jī)停機(jī)，打開檢漏充壓系統(tǒng)吸氣切換閥，等制冷劑供 應(yīng)機(jī)組高低壓側(cè)壓力平衡后，關(guān)閉冷凝器進(jìn)出口截止閥，關(guān)閉檢漏充壓系統(tǒng)冷凝器側(cè)吸氣 閥，從冷凝器進(jìn)出口可拆卸接頭處拆下原先的冷凝器，通過可拆卸接頭連接上測試?yán)淠鳎?打開檢漏充壓系統(tǒng)冷凝器側(cè)充壓切換閥，開啟第二壓縮機(jī)，當(dāng)?shù)诙嚎s機(jī)的排氣壓力達(dá)到 檢漏壓力時，關(guān)閉第二壓縮機(jī)、檢漏充壓系統(tǒng)蒸發(fā)器側(cè)吸氣切換閥和檢漏充壓系統(tǒng)冷凝器 側(cè)充壓切換閥，對測試?yán)淠鞯倪M(jìn)出口可拆卸接頭進(jìn)行檢漏，等確定不泄露后，打開抽真空 系統(tǒng)中冷凝器側(cè)切換閥，排氣，并啟動真空泵，抽真空分鐘后，依次關(guān)閉抽真空系統(tǒng)中冷凝 器側(cè)切換閥和真空泵；打開冷凝器進(jìn)出口截止閥，啟動壓縮機(jī)，啟動制冷劑供應(yīng)系統(tǒng)中所有 的控制和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，當(dāng)測試?yán)淠鬟M(jìn)出口溫度、壓力、制冷劑過冷度等參數(shù)均滿足測試 要求時，開始記錄有效數(shù)據(jù)，測試?yán)淠鞯膿Q熱量和換熱系數(shù)在10分鐘內(nèi)變化小于5%時， 結(jié)束實(shí)驗(yàn)測試。
【文檔編號】G01M99/00GK104390803SQ201410754008
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】王德昌, 陳建東, 鄭藝華, 田小亮, 李成祥, 杜飛飛 申請人:青島大學(xué)