CN100442042C - 多次循环加热式热泵热水机性能试验装置 - Google Patents

多次循环加热式热泵热水机性能试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多次循环加热式热泵热水机性能试验装置，解决的问题是：提供一种适合于工况变化试验的多次循环加热式热泵热水机性能试验装置。特点是：保温水箱一端通过补水泵连通可变容积水箱的补水口，其管道上串联着补水流量测量传感器和补水电磁阀；可变容积水箱另一侧为使用侧管路；可变容积水箱底部有出水口，底部侧壁和水箱侧壁上均布着温度测量传感器接口；水箱一侧壁上部设有补水口和一个以上的回水口。本发明适合多次循环加热式热泵热水机组性能测试的特点，具有满足均匀温度场的结构，并根据不同制热量测量要求在水箱各部位布置温度测量传感器，确保了试验的准确性，提高了测量精度；容积可变水箱内各点温度均匀度在±0.3℃以内。

Description

多次循环加热式热泵热水机性能试验装置
技术领域
本发明涉及热泵热水机性能试验装置。
背景技术
热泵热水机(器)(简称：机组)是一种利用电动机驱动的蒸气压缩循环、将低温热源(空气或水)的热量转移到较高温的被加热水中来制取生活热水和采暖热水的设备。机组一般由压缩机、冷凝器、过滤器、膨胀阀、蒸发器等部件组成。
按照机组提供热源的方式来分，机组可以分为：空气源式、水源式。所谓热源方式是指蒸发器获得热量的方式。空气源式机组就是通过空气加热蒸发器中的制冷剂液体，使其蒸发成蒸气；水源式机组是通过水源进行加热。
按照机组的制热方式，可以分为一次加热式和多次循环加热式。机组开始加热前，在系统使用侧进水口处测得的水温度称为初始水温度；对一次加热式机组，在加热稳定时在系统使用侧出水口测得的水温度称为终止水温度；对多次循环加热式机组，机组加热完成后在储热或试验水箱中测得的水平均温度称为终止水温度。
一次加热式机组是指其使用侧初始冷水只流过机组内的换热器一次就达到用户设定温度的机组。多次循环加热式机组是指初始冷水通过水泵循环，多次流过热水机内的换热器逐渐达到用户设定温度的热水机。
现有的性能试验装置主要是可以对一次加热式热泵热水机组进行试验和测试。这些机组在进行名义工况制热量测试时，其使用侧和热源侧的进、出水温度和空气环境温度在到达测试工况时是稳定的，其蒸发温度和冷凝温度均不发生变化，整个测试系统及被试验的机组均是一个稳态系统。该装置仅需提供给被试验一次加热式机组一个恒定进、出口温度的稳态水系统。在这类试验装置中，均采用在被试验机组使用侧的进、出口管路上安装进、出水温度的测量点和流量测量点，通过测量流量和温差，计算出热泵热水机的制热量。
这种装置虽可以对一次加热式机组进行测试，但却不适用于现在我国市场上大量使用的多次循环加热式热泵热水机组。不能适用于该类机组的进、出口温度及所配用储热水箱的水温逐步上升的情况。在进行多次循环加热式机组测试时，机组的冷凝温度及出口温度随着其进水温度的升高而升高，是一个工况变化的试验过程，现有的稳态测试装置无法满足对该类机组的测试。
原有试验装置中的保温(补水)水箱是为被试机的提供进出水的缓冲和混合装置，仅需保证水箱出水的温度基本恒定，而对于整个水箱内部各点的温度无均匀性要求。由于属于缓冲水箱一般容量在2～20m3/h的范围，考虑安装的方便，一般采用的是方形、水箱底部水平，同时水箱一般只布置一个温度测量传感器。
因此这类水箱由于体积庞大，箱体截面大同时截面为方形，因此整个水箱内部温度不均的现象严重，各点温度相差有的为5～10℃，有的高达10～15℃。同时，由于水箱底面是水平，想在试验结束后彻底排出水箱内的试验水是无法实现的。这样的水箱无法达到多次循环加热式热泵热水器试验装置对可变容积水箱的要求。
发明内容
本发明的目的是：提供一种适合于工况变化试验的多次循环加热式热泵热水机性能试验装置。
具体的结构改进方案如下：
多次循环加热式热泵热水机性能试验装置，包括保温水箱、热源侧可控温的试验环境、使用侧管路和热源侧管路；
保温水箱另一侧通过热源侧管道连通着热源侧循环水泵，该侧管道上设有热源侧流量测量传感器、热源侧水进口温度测量传感器，被试机热源侧进水接口、被试机热源侧出水接口，该侧管道连通被试机组的热源侧；
热源侧可控温的试验环境内布置了热源侧环境干球温度测量传感器、热源侧环境湿球温度测量传感器。
所述保温水箱一端通过补水泵连通着可变容积水箱的补水口，其管道上串联着补水流量测量传感器和补水电磁阀；
可变容积水箱的使用侧出水口通过管道连通着使用侧循环水泵和被试机使用侧进水接口，其使用侧连通回水口的另一支管道上设有使用侧流量测量传感器、使用侧水进、出口压差测量传感器，并连通被试机使用侧出水接口，可变容积水箱的使用侧连通被试机组的使用侧；
所述可变容积水箱为立式圆筒状，其底部为半椭圆球状，底部设有出水口，底部水箱壁上均布着四个的温度测量传感器接口；可变容积水箱一侧壁设有补水口，另一侧设有二个以上的回水口；可变容积水箱壁上、沿同一圆周方向均布着四个的温度测量传感器接口，沿轴向均布二排以上温度测量传感器接口，所述温度测量传感器接口轴线垂直于水箱筒体的轴线；出水口位于可变容积水箱底部；
可变容积水箱的容积范围为0.4～7.8m3。
本发明的有益技术效果如下：
1、本发明专门适合多次循环加热式热泵热水机组性能测试的特点。
2、本发明具有容积可变水箱，可适用于5倍制热量测量范围跨度的热泵热水机组的测试。
3、本发明水箱具有满足均匀温度场的结构，并根据不同制热量测量要求在水箱各部位布置温度测量传感器，确保了试验的准确性，提高了测量精度；容积可变水箱内各点温度均匀度在±0.3℃以内。
附图说明
图1为本发明结构示意图，
图2为可变容积水箱结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1：
参见图1，多次循环加热式热泵热水机性能试验装置包括保温(补水)水箱23、可变容积水箱6、热源侧可控温的试验环境11、补水管道1、使用侧管路9和热源侧管路22。可变容积水箱6的使用侧一支管路即出水口24连通着使用侧循环水泵7和被试机使用侧进水接口16，另一支管道上即回水口27的管道上设有使用侧流量测量传感器8、使用侧水进、出口压差测量传感器10，并连通着被试机使用侧出水接口15，可变容积水箱6的使用侧连通被试机组14的使用侧。
保温(补水)水箱23一侧通过补水管道1连通着补水泵2，补水泵2的出水口连通着补水电磁阀4和补水流量测量传感器3，且与可变容积水箱6的补水口30相连。保温(补水)水箱23另一侧通过热源侧一支管道22连通着热源侧循环水泵21和被试机热源侧进水接口17，该支管道上安装有热源侧水进口温度测量传感器19；另一支管道22上安装有热源侧流量测量传感器20和被试机热源侧出水接口18，保温(补水)水箱23的热源侧连通被试机组的热源侧。
热源侧可控温的试验环境11内布置了热源侧环境干球温度测量传感器12、热源侧环境湿球温度测量传感器13，用于放置空气源式机组。
参见图2，可变容积水箱6为立式圆筒状，其容积范围为0.4～7.8m3，配置可移动水箱盖29。
其底部25为半椭圆球状，底部25有出水口24，5个回水口27位于水箱侧壁上，另一侧水箱壁上设有补水口30，最高处的回水口27与补水口30对应等高。底部水箱壁上均布着四个温度测量传感器接口26；可变容积水箱6侧壁上、沿圆周方向均布着四个温度测量传感器接口28，沿轴向均布五排，每排4只温度测量传感器接口，该温度测量传感器接口28轴线垂直于水箱筒体6的轴线。试验时根据被测试机组制热量的不同，选择使用8个温度测量传感器接口用于安装温度测量传感器，其它接口用堵头堵上，同时选择相应回水管接口。
空气源式机组试验时，仅需将被试机组14放置于热源侧可控温的试验环境11中，并将试验装置的使用侧管路9通过被试机使用侧出水接口15、被试机使用侧进水接口16与被试机组14连接。
水源式机组试验时，不仅需将试验装置的使用侧管路9通过被试机使用侧出水接口15、被试机使用侧进水接口16与被试机组14连接；而且需要将热源侧管路22通过被试机热源侧进水接口17、被试机热源侧出水接口18与被试机组14连接。
本试验装置对机组使用侧进行试验是通过：保温(补水)水箱23、补水管道1、补水泵2、补水流量测量传感器3、补水电磁阀4、温度测量传感器5、可变容积水箱6、使用侧循环水泵7、循环流量测量传感器8、使用侧管路9、使用侧水进、出口压差测量传感器10这些组成部分实现的。
保温(补水)水箱23、补水管道1、补水泵2、补水流量测量传感器3、补水电磁阀4这些部件可以按所需要的试验水量给可变容积水箱6和使用侧管道9补水，并测量补水量。
由温度测量传感器(八个)5、可变容积水箱6、使用侧循环水泵7、循环流量测量传感器8、使用侧管路9、使用侧水进、出口压差测量传感器10为机组的变工况试验提供条件。试验开始时通过保温(补水)水箱23补水，并开启使用侧循环水泵7，使得可变容积水箱6中的温度测量传感器5的平均值达到初始水温度(并保证可变容积水箱中的各温度测量传感器均在初始水温度的±0.3℃范围内)。当上述温度达到要求后，开启被试机组14运行，当可变容积水箱6中的温度测量传感器5的平均值达到终止水温度后，停机试验完成。
在整个试验过程中，规定试验水量(补水量)的水在可变容积水箱6、使用侧循环水泵7、循环流量测量传感器8、使用侧管道9、被试机组14中循环并不断升温，从起始水温度升到终止水温度。随着进入被试机组14使用侧中的水温不断上升，机组冷凝温度也随着水温的上升而升高，机组在整个试验过程中处于可变工况的过程。整个装置可以满足该类特殊机组的试验条件。
对于热源侧是空气源式的机组，在进行试验时还需要模拟热源侧环境的条件，需要配备热源侧可控温的试验环境11、热源侧环境干球温度测量传感器12、热源侧环境湿球温度测量传感器13等设备和仪表，配备机组试验时热源侧所需要的热源环境。
对于热源侧是水源式的机组，在进行试验时也需要模拟热源侧环境的条件，需要配备热源侧水进口温度测量传感器19、热源侧水流量测量传感器20、热源侧循环水泵21、热源侧管路22等设备，配备机组试验时热源侧所需要的热源环境。
试验装置在进行制热量试验时，主要的测量点是：补水流量测量传感器3、温度测量传感器(八个)5；通过计算出机组使用侧温度测量传感器5测出的初始水温度和终止水温度与补水流量测量传感器3所测量流量的乘积计算制热量的差值。

Claims (1)

1、多次循环加热式热泵热水机性能试验装置，包括保温水箱、热源侧可控温的试验环境、使用侧管路和热源侧管路；
保温水箱一侧通过热源侧管道连通着热源侧循环水泵，热源侧管道上设有热源侧流量测量传感器、热源侧水进口温度测量传感器、被试机热源侧进水接口、被试机热源侧出水接口，热源侧管道连通被试机的热源侧；
热源侧可控温的试验环境内布置了热源侧环境干球温度测量传感器、热源侧环境湿球温度测量传感器；
其特征在于：
所述保温水箱一端通过补水泵连通着可变容积水箱的补水口，补水管道上串联着补水流量测量传感器和补水电磁阀；
可变容积水箱的使用侧出水口通过管道连通着使用侧循环水泵和被试机使用侧进水接口，其使用侧连通回水口的另一支管道上设有使用侧流量测量传感器、使用侧水进、出口压差测量传感器，并连通被试机使用侧出水接口，可变容积水箱的使用侧连通被试机的使用侧；
所述可变容积水箱为立式圆筒状，其底部为半椭圆球状，底部设有出水口，底部水箱壁上均布着四个  温度测量传感器接口；可变容积水箱一侧壁设有补水口，另一侧设有二个以上的回水口；可变容积水箱侧壁上、沿同一圆周方向均布着四个温度测量传感器接口，沿轴向均布二排以上温度测量传感器接口，所述温度测量传感器接口轴线垂直于水箱筒体的轴线；
可变容积水箱的容积范围为0.4～7.8m3。
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