CN103604828A

CN103604828A - 一种吸附式制冷器测试系统

Info

Publication number: CN103604828A
Application number: CN201310589699.5A
Authority: CN
Inventors: 魏存; 赵惠忠; 李春蕾; 李莹莹; 张津; 李玲超; 王彦禹; 苑昭阔
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: CN103604828B

Abstract

本发明公开了一种吸附式制冷器测试系统，包括上位机、数据采集仪、压力采集仪和吸附式制冷器；上位机分别与数据采集仪、压力采集仪相连接，数据采集仪和压力采集仪都与吸附式制冷器相连接；所述吸附式制冷器包括吸附式制冷单元、环形管道、第一加热圈、风机、保温水箱、第一真空阀、第二真空阀、第三真空阀、储液罐、真空泵、第二加热圈、第一风阀和第二风阀；本发明的目的是为了克服现有的吸附式制冷器测试系统在部件、结构及功能上与实际吸附式制冷系统相差较远，模拟性和可比性较差等问题，从而提供了一种带有可拆卸吸附式制冷单元、多功能的吸附式制冷器测试系统。

Description

一种吸附式制冷器测试系统

技术领域

本发明属于固体吸附制冷领域，特别是一种吸附式制冷器测试系统。

背景技术

能源利用和环境保护是当今人类面临的两大主题。固体吸附式制冷不需要电或燃料能源作为驱动力，而利用低品位的余热作为热源，在能量回收、节能方面具有重要的意义；同时吸附制冷不使用消耗臭氧层的cFcs而采用天然制冷剂，其温室效应也很小，且在制冷过程中低噪音小，适合当前的坏保要求。因而，吸附式制冷作为种新型的有潜力的制冷技术受到国内外越来越多的关注。

随着固体吸附式制冷的发展，越来越多的科研人员以及高校研究人员已经投入固体吸附式制冷的研究。吸附剂和制冷剂的选取也越来越重要。为了便于相关人员了解、学习、以及研究其制冷性能，目前许多高校和科研单位已搭建吸附式制冷单元管和吸附剂吸附制冷能力测试的实验台。但目前已有的实验台在部件、结构及功能上与实际吸附式制冷系统相差较远，模拟性和可比性较差，不利于深入研究吸附式制冷单元管和吸附剂的性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的吸附式制冷器测试系统在部件、结构及功能上与实际吸附式制冷系统相差较远，模拟性和可比性较差等问题，从而提供了一种带有可拆卸吸附式制冷单元、多功能的吸附式制冷器测试系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种吸附式制冷器测试系统，包括上位机、数据采集仪、压力采集仪和吸附式制冷器；上位机分别与数据采集仪、压力采集仪相连接，数据采集仪和压力采集仪都与吸附式制冷器相连接；所述吸附式制冷器包括吸附式制冷单元、环形管道、第一加热圈、风机、保温水箱、第一真空阀、第二真空阀、第三真空阀、储液罐、真空泵、第二加热圈、第一风阀和第二风阀；其中吸附式制冷单元的底端位于保温水箱内，吸附式制冷单元靠近顶端外侧设置有环形管道，环形管道外侧设置有第一加热圈；所述环形管道顶端通过管道分别与风机、第一风阀的一端相连接，底端通过管道分别与风机的另一端、第二风阀的一端相连接，第一风阀和第二风阀的另一端都与空气相接；所述吸附式制冷单元的顶端通过管道与第一真空阀的一端相连接，第一真空阀的另一端通过管道分别与第二真空阀、第三真空阀的一端相连接，第二真空阀的另一端通过管道与储液罐相连接，第三真空阀的另一端通过管道与真空泵相连接；所述储液罐外侧设置有第二加热圈。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

（1）本发明吸附式制冷器测试系统带有可拆卸吸附式制冷单元，可对不同种类（或不同直径）吸附工质对的进行性能测试。

（2）本发明吸附式制冷器测试系统便于对吸附式制冷单元进行制冷量和吸附式制冷单元温度分布的测试，与实际吸附式制冷系统相比，提高了模拟性和可比性。

（3）本发明吸附式制冷器测试系统通过真空阀对附式制冷单元抽真空，在实际测试中，便于对附式制冷单元的控制，优化了整个测试系统。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明吸附式制冷器测试系统的结构示意图。

图2为图1本发明吸附式制冷器测试系统结构示意图中A—A的截面图。

图3为本发明吸附式制冷器测试系统中带有托盘的吸附剂通道的结构示意图。

图4为本发明吸附式制冷器测试系统中吸附式制冷单元的部分结构示意图。

图5为本发明吸附式制冷器测试系统中吸附式制冷单元的结构示意图。

图6为本发明吸附式制冷器测试系统中吸附式制冷单元装有吸附剂的结构示意图。

图7为图6中B—B的截面图。

图8为本发明吸附式制冷器测试系统中吸附式制冷单元安装时的结构示意图。

图中：1. 吸附式制冷单元、2. 环形管道、3. 第一加热圈、4. 风机、5. 保温水箱、6. 第一真空阀、7. 第二真空阀、8. 第三真空阀、9. 储液罐、10. 真空泵、11. 第二加热圈、12. 第一风阀、13. 第二风阀、14. 吸附剂通道、 15. 托盘、16. 吸附剂管、 17. 吸附剂管盖板、 18. 支架、 19. 通孔、20.温控箱、21.第一阀门、 22.第二阀门、23.第一法兰、24.挡流板、251. 第一温度测点、 252. 第二温度测点、 253. 第三温度测点、 254. 第四温度测点、 255. 第五温度测点、 256. 第六温度测点、26.压力采集仪、27.数据采集仪、28.上位机、 29.脱附段、30.冷凝段、31.吸附剂、32.热电偶通道。

具体实施方式

如图1~8所示：

一种吸附式制冷器测试系统，包括上位机28、数据采集仪27、压力采集仪26和吸附式制冷器；上位机28分别与数据采集仪27、压力采集仪26相连接，数据采集仪27和压力采集仪26都与吸附式制冷器相连接；所述吸附式制冷器包括吸附式制冷单元1、环形管道2、第一加热圈3、风机4、保温水箱5、第一真空阀6、第二真空阀7、第三真空阀8、储液罐9、真空泵10、第二加热圈11、第一风阀12和第二风阀13；其中吸附式制冷单元1的底端位于保温水箱5内，吸附式制冷单元1靠近顶端外侧设置有环形管道2，环形管道2外侧设置有第一加热圈3；所述环形管道2顶端通过管道分别与风机4、第一风阀12的一端相连接，底端通过管道分别与风机4的另一端、第二风阀13的一端相连接，第一风阀12和第二风阀13的另一端都与空气相接；所述吸附式制冷单元1的顶端通过管道与第一真空阀6的一端相连接，第一真空阀6的另一端通过管道分别与第二真空阀7、第三真空阀8的一端相连接，第二真空阀7的另一端通过管道与储液罐9相连接，第三真空阀8的另一端通过管道与真空泵10相连接；所述储液罐9外侧设置有第二加热圈11。

所述吸附式制冷单元1包括上端封闭下端开口的吸附剂通道14、托盘15、吸附剂管16、吸附剂管盖板17和支架18；其中，吸附剂通道14底端固定连接有托盘15，托盘15通过支架18支撑在吸附剂管16内，吸附剂管16顶端通过法兰固定连接吸附剂管盖板17，吸附剂管盖板（17）上设置有热电偶通道（32）；所述吸附剂通道14和托盘15上均匀打有通孔19。

所述吸附式制冷单元1还包括温控箱20，温控箱20分别与第一加热圈3、第二加热圈11相连接。

所述保温水箱5顶端一侧设置有第一阀门21，底端一侧设置有第二阀门22；

所述吸附式制冷单元1的顶端与第一真空阀6相连接的管道上设置有第一法兰23。

所述吸附式制冷单元1底端与保温水箱5之间设置有挡流板24。

所述支架18位于距吸附剂管16顶端三分之二处。

所述吸附式制冷单元1位于环形管道2的中心处。

所述通孔19直径为1~2mm。

所述吸附式制冷器测试系统中各连接管道都要做保温处理。

实施例1：

一种吸附式制冷器测试系统，包括上位机28、数据采集仪27、压力采集仪26和吸附式制冷器；上位机28分别与数据采集仪27、压力采集仪26相连接，数据采集仪27和压力采集仪26都与吸附式制冷器相连接；其中，数据采集仪27选用安捷伦数据采集仪，数据采集仪27的采集端分别连接到吸附式制冷器上的第一温度测点251、第二温度测点252、第三温度测点253、第四温度测点254、第五温度测点255、第六温度测点256（如图1所示）；压力采集仪26选用WMB2088-XS压力变送器（测量范围为：0~5kpa）；压力采集仪26安装在第一法兰23与第一真空阀6相连接的管道的转角处；所述吸附式制冷器包括吸附式制冷单元1、环形管道2、第一加热圈3、风机4、保温水箱5、第一真空阀6、第二真空阀7、第三真空阀8、储液罐9、真空泵10、第二加热圈11、第一风阀12和第二风阀13；其中吸附式制冷单元1的底端位于保温水箱5内，吸附式制冷单元1底端与保温水箱5之间设置有挡流板24，所述保温水箱5顶端一侧设置有第一阀门21，底端一侧设置有第二阀门22；吸附式制冷单元1靠近顶端外侧设置有环形管道2，且吸附式制冷单元1位于环形管道2的中心处（如图2所示）；环形管道2外侧设置有第一加热圈3；所述环形管道2顶端通过管道分别与风机4、第一风阀12的一端相连接，底端通过管道分别与风机4的另一端、第二风阀13的一端相连接，第一风阀12和第二风阀13的另一端都与空气相接；风机选用100W耐高温长轴隔热离心循环风机；所述吸附式制冷单元1的顶端通过管道与第一真空阀6的一端相连接，且所述吸附式制冷单元1的顶端与第一真空阀6相连接的管道上设置有第一法兰23；第一真空阀6的另一端通过管道分别与第二真空阀7、第三真空阀8的一端相连接，第二真空阀7的另一端通过管道与储液罐9相连接，第三真空阀8的另一端通过管道与真空泵10相连接；所述储液罐9外侧设置有第二加热圈11；所述吸附式制冷单元1还包括温控箱20，温控箱20分别与第一加热圈3、第二加热圈11相连接。

所述吸附式制冷单元1包括上端封闭下端开口的吸附剂通道14、托盘15、吸附剂管16、吸附剂管盖板17和支架18；其中，所述吸附剂通道14、托盘15、吸附剂管16和吸附剂管盖板17采用不锈钢材质制成，吸附剂通道14底端固定连接有托盘15，托盘15通过支架18支撑在吸附剂管16内，吸附剂管16顶端通过法兰固定连接吸附剂管盖板17，吸附剂管盖板（17）上设置有热电偶通道（32）；所述吸附剂通道14和托盘15上均匀打有通孔19，通孔19直径为1~2mm；所述支架18位于距吸附剂管16顶端三分之二处。

下面通过具体实施过程将进一步说明本发明吸附式制冷器测试系统：

（1）如图3所示，吸附剂通道14采用不锈钢管制作，上端封死，下端开口，并且在吸附剂通道14下端焊接有托盘15，并且在吸附剂通道14和托盘15上均匀打有直径为1~2mm的通孔19；如图4所示，在不锈钢吸附剂管16的内壁距顶端三分之二处，焊接有支架18；如图5所示，将图3的吸附剂通道14放入图4中的不锈钢吸附剂管16中，使支架18支撑住托盘15，然后再向吸附剂管16内填充吸附剂31。填充吸附剂完毕，再将吸附剂管盖板13和填充完吸附剂的吸附剂管16通过法兰密封连接起来；然后再将组装好的吸附式制冷单元1装配起来（如图8所示），进而进行吸附式制冷单元1抽真空、填充吸附剂31和性能测试。

（2）抽真空过程：关闭风阀第一风阀12和第二风阀13；关闭第一真空阀6；打开第二真空阀7、第三真空阀8和真空泵10；打开风机4，使环形管道2与风机14组成的循环管道中的空气循环流动起来，利用温控箱20来控制第一加热圈3的温度，加热环形管道2，使环形管道2内流动的空气温度升高，从而利用高温的空气加热吸附式制冷单元1的脱附段29，将吸附剂所吸附的杂质脱附出来，被真空泵10抽取出来。

（3）向吸附式制冷单元1填充制冷剂的过程：待抽真空完毕，关闭风机4、第一加热圈3、真空泵10和第三真空阀8；打开第二真空阀7，用第二加热圈11将储液罐9里面的制冷剂加热至沸腾汽化，使汽化的制冷剂蒸气通过管道被吸附式制冷单元1内的吸附剂31所吸附，直到吸附剂31吸附饱和；关闭第二加热圈11、第二真空阀7和第一真空阀6，进行吸附式制冷单元1制冷量的测试。

（4）吸附式制冷单元1制冷量的测试过程：该过程主要包括三个阶段，第一阶段为脱附过程：利用温控箱20控制第一加热圈3的温度，对环形管道2进行加热，在加热的同时，打开风机4使管道内高温空气循环流动，来模拟高温余热废气，利用循环流动的高温空气来加热吸附式制冷单元管1的脱附段29，使吸附的制冷剂脱附出来。脱附的同时，将保温水箱5上第一阀门21和第二阀门22打开，自来水从第二阀门22流入，从第一阀门21流出，对吸附式制冷单元1的冷凝段30进行冷凝，使脱附出来的制冷剂蒸气在冷凝段30冷凝成液态水，并靠重力储存在吸附式制冷单元1的冷凝段15；第二阶段为强迫冷却吸附制冷单元1过程：待脱附完毕后，将保温水箱5内的水流出。关闭第一加热圈3，停止加热，同时打开第一阀门21和第二阀门22，利用风机4，将室内空气引入环形管道2内进行强迫对流，使吸附式制冷单元1的脱附段29短时间内冷却下来；第三阶段为蒸发制冷过程：待吸附式制冷单元1的脱附段29冷却后，关闭风机4，打开保温水箱5的第一阀门21和第二阀门22，水从第二阀门22流入，从第一阀门21流出中，测试水的进、出口温度和水的流量，从而计算出吸附式制冷单元1的制冷量。

（5）更换吸附剂31的过程（可更换不同种类、不同直径的吸附剂）：打开第一法兰23将整体吸附式制冷单元1拆卸下来，然后再打开吸附剂管盖板17，将吸附式制冷单元1内的吸附剂31和吸附剂通道14取出来，然后再按照过程（1）向吸附剂管16内填充不同类型的吸附剂31；再重复过程（2）、（3）、（4）进行该抽真空和制冷性能的测试。

（6）通过在吸附式制冷器留有热电偶测点：第一温度测点251、第二温度测点252、第三温度测点253、第四温度测点254来测量吸附式制冷单元1不同位置的温度，进而得到其大概的温度分布，其中在吸附式管盖板上设置有热电偶通道32；通过第五温度测点255、第六温度测点256来测量保温水箱5的进、出口水的温度；通过压力测试仪26来测量管内的压力变化；本发明吸附式制冷器测试系统循中各连接管道都要做保温出理。

Claims

1.一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，包括上位机（28）、数据采集仪（27）、压力采集仪（26）和吸附式制冷器；上位机（28）分别与数据采集仪（27）、压力采集仪（26）相连接，数据采集仪（27）和压力采集仪（26）都与吸附式制冷器相连接；所述吸附式制冷器包括吸附式制冷单元（1）、环形管道（2）、第一加热圈（3）、风机（4）、保温水箱（5）、第一真空阀（6）、第二真空阀（7）、第三真空阀（8）、储液罐（9）、真空泵（10）、第二加热圈（11）、第一风阀（12）和第二风阀（13）；其中吸附式制冷单元（1）的底端位于保温水箱（5）内，吸附式制冷单元（1）靠近顶端外侧设置有环形管道（2），环形管道（2）外侧设置有第一加热圈（3）；所述环形管道（2）顶端通过管道分别与风机（4）、第一风阀（12）的一端相连接，底端通过管道分别与风机（4）的另一端、第二风阀（13）的一端相连接，第一风阀（12）和第二风阀（13）的另一端都与空气相接；所述吸附式制冷单元（1）的顶端通过管道与第一真空阀（6）的一端相连接，第一真空阀（6）的另一端通过管道分别与第二真空阀（7）、第三真空阀（8）的一端相连接，第二真空阀（7）的另一端通过管道与储液罐（9）相连接，第三真空阀（8）的另一端通过管道与真空泵（10）相连接；所述储液罐（9）外侧设置有第二加热圈（11）。

2.根据权利要求1所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述吸附式制冷单元（1）包括上端封闭下端开口的吸附剂通道（14）、托盘（15）、吸附剂管（16）、吸附剂管盖板（17）和支架（18）；其中，吸附剂通道（14）底端固定连接有托盘（15），托盘（15）通过支架（18）支撑在吸附剂管（16）内，吸附剂管（16）顶端通过法兰固定连接吸附剂管盖板（17），吸附剂管盖板（17）上设置有热电偶通道（32）；所述吸附剂通道（14）和托盘（15）上均匀打有通孔（19）。

3.根据权利要求1所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述吸附式制冷单元（1）还包括温控箱（20），温控箱（20）分别与第一加热圈（3）、第二加热圈（11）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述保温水箱（5）顶端一侧设置有第一阀门（21），底端一侧设置有第二阀门（22）。

5.根据权利要求1所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述吸附式制冷单元（1）的顶端与第一真空阀（6）相连接的管道上设置有第一法兰（23）。

6.根据权利要求1所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述吸附式制冷单元（1）底端与保温水箱（5）之间设置有挡流板（24）。

7.根据权利要求1所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述支架（18）位于距吸附剂管（16）顶端三分之二处。

8.根据权利要求1所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述吸附式制冷单元（1）位于环形管道（2）的中心处。

9.根据权利要求2所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述通孔（19）直径为1~2mm。

10.根据权利要求1所述的一种吸附式制冷器测试系统，其特征在于，所述吸附式制冷器测试系统中各连接管道都要做保温处理。