CN104634595A - 一种换热器性能测试系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换热器性能测试系统及测试方法，为解决现有换热器性能测试成本高、测试结果不准确等问题而设计。该换热器性能测试系统包括：换热器环境模拟室用于模拟待测换热器的实际工作环境；换热工质供应机组用于向待测换热器提供换热工质；检测单元用于检测待测换热器的条件参数；控制单元用于控制所述制冷机供应机组的换热工质的供应速度以及所述换热器环境模拟室内的温度；处理单元用于接收检测单元检测的待测换热器的条件参数并对其进行数据处理，获得待测换热器的性能参数。同时提出一种上述换热器性能测试系统的测试方法。该换热器性能测试系统测试准确、结构简单、成本低且适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器性能测试系统及测试方法。
背景技术
换热器是冰箱的核心部件，换热器性能的好坏对冰箱性能有着很大的影响。目前测试冰箱换热器性能参数的方式有两种：
1、将换热器组装成冰箱样机，测量样机的储温、耗电量、拉伸速度等，通过整机的性能来判断换热器性能的好坏；
2、在保持环境温度恒定的前提下，向换热器通入一定温度的水，得到流入流出换热器的水的温差，并根据温差通过换热公式计算换热量，根据不同换热器的不同换热量判断换热器性能。
第一种方式需要针对不同型号的换热器组装不同的冰箱，对于种类繁多的换热器来说投入太大，影响开发效率，且由于是根据整机性能来判断换热器的性能，受冰箱内其他部件影响较大。
第二种方式中通入的介质与换热器实际工作时的介质不同且换热过程也存在差异，因此精确度不高，指导意义不强。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种测试准确、结构简单、成本低且适用范围广的换热器性能测试系统。
本发明的再一个目的是提出一种能够同时进行蒸发器和冷凝器性能测试的换热器性能测试系统。
本发明的还一个目的是提出一种测试准确、适用范围广的换热器性能测试方法。
为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种换热器性能测试系统，所述系统包括换热器环境模拟室、换热工质供应机组、检测单元、控制单元和处理单元，其中，
换热器环境模拟室，用于模拟待测换热器的实际工作环境；
换热工质供应机组，用于向待测换热器提供换热工质；
检测单元，用于检测待测换热器的条件参数；
控制单元，用于控制所述换热工质供应机组的换热工质的供应速度以及所述换热器环境模拟室内的温度；
处理单元，用于接收检测单元检测的待测换热器的条件参数并对其进行数据处理，获得待测换热器的性能参数。
进一步的，所述检测单元包括设置于待测换热器换热工质进口管路上的进口换热工质温度传感器和进口压力传感器、设置于待测换热器换热工质出口管路上的出口换热工质温度传感器和出口压力传感器、设置于待测换热器表面上的表面温度传感器以及设置于换热工质供应机组换热工质出口管路上的流量传感器。
进一步的，所述检测单元通过数据采集仪连接所述处理单元。
进一步的，所述换热工质供应机组换热工质出口管路上设置有流量调节阀，所述控制单元与所述流量调节阀连接。
进一步的，所述换热器环境模拟室内设置有若干室内温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元连接。
进一步的，所述换热器环境模拟室内设置有用于调节换热器环境模拟室内温度的温度调节器，所述温度调节器由所述控制单元控制。
优选的，待测换热器上设置有用于保证其周围风速的遮流罩或遮流板。
优选的，所述换热器环境模拟室包括用于模拟待测蒸发器实际工作环境的蒸发器环境模拟室和用于模拟待测冷凝器实际工作环境的冷凝器环境模拟室；所述换热工质供应机组向待测蒸发器供应液态换热工质，向待测冷凝器供应气态换热工质。
优选的，所述换热工质为R134a制冷剂。
另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种换热器性能测试方法，使用上述的换热器性能测试系统进行测试，测试方法具体为：
步骤A、将待测换热器置于所述换热器环境模拟室中，控制单元预设待测换热器的工作环境温度及换热工质流量，控制单元控制换热器环境模拟室内的温度达到预设的工作环境温度；
步骤B、启动待测换热器，控制单元控制换热工质供应机组按预设的换热工质流量向待测换热器提供换热工质；
步骤C、检测单元检测待测换热器的条件参数，并将所述条件参数传输至处理单元；
步骤D、处理单元接收检测单元检测的待测换热器的条件参数并对其进行数据处理，获得待测换热器的性能参数。
本发明的有益效果为：本发明换热器性能测试系统通过换热器环境模拟室模拟待测换热器的实际工作环境，通过检测装置检测待测换热器工作时的条件参数并将条件参数通过处理单元处理得到待测换热器的性能参数，当测试不同的换热器时只需对换热器环境模拟室以及换热工质流量进行相应调整即可，无需组装样机，大大提高了设计效率，减少了测试成本，适用于各种换热器的性能测试，且不受冰箱其他部件影响，参数获取准确。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的换热器性能测试系统的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大视图；
图3是图1中B处的局部放大视图。
图中，1、蒸发器环境模拟室；2、冷凝器环境模拟室；3、温度调节器；4、室内温度传感器；5、控制单元；6、换热工质供应机组；7、待测蒸发器；8、待测冷凝器；9、冷凝器进口换热工质温度传感器；10、冷凝器进口压力传感器；11、冷凝器出口换热工质温度传感器；12、冷凝器出口压力传感器；13、冷凝器表面温度传感器；14、冷凝器流量调节阀；15、冷凝器流量传感器；16、蒸发器进口换热工质温度传感器；17、蒸发器进口压力传感器；18、蒸发器出口换热工质温度传感器；19、蒸发器出口压力传感器；20、蒸发器表面温度传感器；21、蒸发器流量调节阀；22、蒸发器流量传感器；23、处理单元；24、数据采集仪。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一：
本实施例为直冷冰箱换热器的性能测试系统。
图1至图3是本实施例提供的换热器性能测试系统的结构示意图。如图所示，由于直冷冰箱换热器包括冷凝器和蒸发器两个，因此该换热器性能测试系统包括用于模拟待测蒸发器7实际工作环境的蒸发器环境模拟室和用于模拟待测冷凝器8实际工作环境的冷凝器环境模拟室2。蒸发器环境模拟室1和冷凝器环境模拟室2内均设置有温度调节器3和若干室内温度传感器4，温度调节器3和若干室内温度传感器4连接有控制单元5，控制单元5根据室内温度传感器4检测的温度控制温度调节器3对蒸发器环境模拟室1和冷凝器环境模拟室2内的温度进行调节。
该换热器性能测试系统还包括换热工质供应机组6，其向待测蒸发器7供应液态换热工质，向待测冷凝器8供应气态换热工质，并分别与待测蒸发器7和待测冷凝器8形成换热工质循环回路。
在待测冷凝器8的换热工质进口管路上设置有用于检测冷凝器进口处换热工质温度的冷凝器进口换热工质温度传感器9和用于检测冷凝器进口处压力的冷凝器进口压力传感器10，待测冷凝器8的换热工质出口管路上设置有用于检测冷凝器出口处换热工质温度的冷凝器出口换热工质温度传感器11和用于检测冷凝器出口处压力的冷凝器出口压力传感器12。待测冷凝器8的表面设置有用于检测冷凝器表面温度的冷凝器表面温度传感器13。换热工质供应机组6上与待测冷凝器8连接的换热工质出口管路上设置有冷凝器流量调节阀14和冷凝器流量传感器15，冷凝器流量调节阀14与控制单元5连接，通过控制单元5调节冷凝器流量调节阀14，进而控制待测冷凝器8的供气量。
在待测蒸发器7的换热工质进口管路上设置有用于检测蒸发器进口处换热工质温度的蒸发器进口换热工质温度传感器16和用于检测蒸发器进口处压力的蒸发器进口压力传感器17，待测蒸发器7的换热工质出口管路上设置有用于检测蒸发器出口处换热工质温度的蒸发器出口换热工质温度传感器18和用于检测蒸发器出口处压力的蒸发器出口压力传感器19。待测蒸发器7的表面设置有用于检测蒸发器表面温度的蒸发器表面温度传感器20。换热工质供应机组6上与待测蒸发器7连接的换热工质出口管路上设置有蒸发器流量调节阀21和蒸发器流量传感器22，蒸发器流量调节阀21也与控制单元5连接，通过控制单元5调节蒸发器流量调节阀21，进而控制待测蒸发器7的供液量。
该换热器性能测试系统还包括处理单元23和数据采集仪24。上述的冷凝器进口换热工质温度传感器9、冷凝器进口压力传感器10、冷凝器出口换热工质温度传感器11、冷凝器出口压力传感器12、冷凝器表面温度传感器13、冷凝器流量传感器15、蒸发器进口换热工质温度传感器16、蒸发器进口压力传感器17、蒸发器出口换热工质温度传感器18、蒸发器出口压力传感器19、蒸发器表面温度传感器20和蒸发器流量传感器22检测到的数据由数据采集仪24采集并传输至处理单元23，处理单元23将接收到的数据处理，获得冷凝器和蒸发器的性能参数。
为保证待测冷凝器8周围风速维持在小于0.5m/s的范围内，待测蒸发器7周围风速维持在小于0.2m/s的范围内，在待测冷凝器8和待测蒸发器7上还设置有遮流罩或遮流板。
该换热器性能测试系统的测试方法为：
步骤A、将待测蒸发器7置于蒸发器环境模拟室1中，待测冷凝器8置于冷凝器环境模拟室2中，控制单元5预设待测蒸发器7和待测冷凝器8的工作环境温度及换热工质流量，控制单元5根据室内温度传感器4检测的温度以及预设的工作环境温度控制温度调节器3对蒸发器环境模拟室1和冷凝器环境模拟室2内的温度进行调节，使得两个环境模拟室内的温度达到预设的工作环境温度；
步骤B、启动待测蒸发器7和待测冷凝器8，控制单元5根据预设的换热工质流量调节冷凝器流量调节阀14和蒸发器流量调节阀21，控制换热工质供应机组6按预设的换热工质流量向待测蒸发器7以及待测冷凝器8提供换热工质。
步骤C、冷凝器进口换热工质温度传感器9、冷凝器进口压力传感器10、冷凝器出口换热工质温度传感器11、冷凝器出口压力传感器12、冷凝器表面温度传感器13、冷凝器流量传感器15、蒸发器进口换热工质温度传感器16、蒸发器进口压力传感器17、蒸发器出口换热工质温度传感器18、蒸发器出口压力传感器19、蒸发器表面温度传感器20和蒸发器流量传感器22分别对待测冷凝器8和待测蒸发器7进行检测获得冷凝器进口换热工质温度、冷凝器进口压力、冷凝器出口换热工质温度、冷凝器出口压力、冷凝器表面温度、冷凝器流量、蒸发器进口换热工质温度、蒸发器进口压力、蒸发器出口换热工质温度、蒸发器出口压力、蒸发器表面温度和蒸发器流量，并将上述条件参数信息由数据采集仪24采集并传输至处理单元23；
步骤D、处理单元23接收步骤C中所述的条件参数信息并对其进行处理，获得待测换热器的性能参数。
在步骤D中，处理单元23对条件参数信息的处理过程具体为：
根据公式 计算获得待测蒸发器7的换热量。
式中，QE为待测蒸发器7的换热量，kJ；r为换热工质的气化潜热，kJ/kg；为蒸发器流量，kg/s；x为蒸发器出口换热工质的干度；cp,v和cp,l分别为换热工质气体和液体的定压比热，kJ/（kg·℃）；t1和t2分别为蒸发器进口换热工质温度和蒸发器出口换热工质温度，℃。换热工质的干度x由蒸发器出口压力和蒸发器出口换热工质温度确定。
根据公式计算获得待测蒸发器7的换热系数。
式中，k为待测蒸发器7的换热系数，kJ/(m2·℃)；Fin为制冷剂侧换热面积，m2；和分别为蒸发器换热工质侧和空气侧的平均温度，℃。
根据公式 计算获得待测冷凝器8的换热量。
式中，Qc为待测冷凝器8的换热量，kJ；r为换热工质的气化潜热，kJ/kg；x为冷凝器出口换热工质干度；cp,v和cp,l分别为换热工质气体和液体的定压比热，kJ/（kg·℃）；t1和t2分别为冷凝器进口换热工质温度和冷凝器出口换热工质温度，℃；tc为冷凝器的冷凝温度，由冷凝器出口压力确定，℃。换热工质的干度x由冷凝器出口压力和冷凝器出口换热工质温度确定。
根据公式计算获得待测冷凝器8的换热系数。
式中，k为待测冷凝器8的换热系数，kJ/(m2·℃)；Fin为换热工质侧换热面积，m2；和分别为冷凝器换热工质侧和空气侧的平均温度，℃。
在获得上述待测蒸发器7和待测冷凝器8的性能参数后，还可在此基础上进行非实验工况下的性能仿真计算，获得待测蒸发器7和待测冷凝器8的性能曲线，以指导蒸发器和冷凝器的优化设计。
上述的蒸发器环境模拟室1和冷凝器环境模拟室2可以分别单独使用，也可同时使用；换热器环境模拟室的个数不限，可以设置为一个，也可设置为多个，根据具体情况确定数量；本实施例中的换热工质为R134a制冷剂，也可以为其他制冷剂或其他换热工质，可根据换热器的具体换热工质确定。
本实施例换热器性能测试系统通过换热器环境模拟室模拟待测换热器的实际工作环境，通过检测装置检测待测换热器工作时的条件参数并将条件参数通过处理单元23处理得到待测换热器的性能参数，当测试不同的换热器时只需对换热器环境模拟室以及换热工质流量进行相应调整即可，无需组装样机，大大提高了设计效率，减少了测试成本，适用于各种换热器的性能测试，且不受冰箱其他部件影响，参数获取准确。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种换热器性能测试系统，其特征在于：所述系统包括换热器环境模拟室（1、2）、换热工质供应机组（6）、检测单元、控制单元（5）和处理单元（23），其中，
换热器环境模拟室（1、2），用于模拟待测换热器（7、8）的实际工作环境；
换热工质供应机组（6），用于向待测换热器（7、8）提供换热工质；
检测单元，用于检测待测换热器（7、8）的条件参数；
控制单元（5），用于控制所述换热工质供应机组（6）的换热工质的供应速度以及所述换热器环境模拟室（1、2）内的温度；
处理单元（23），用于接收检测单元检测的待测换热器（7、8）的条件参数并对其进行数据处理，获得待测换热器（7、8）的性能参数。
2.根据权利要求1所述的一种换热器性能测试系统，其特征在于：所述检测单元包括设置于待测换热器（7、8）换热工质进口管路上的进口换热工质温度传感器（9、16）和进口压力传感器（10、17）、设置于待测换热器（7、8）换热工质出口管路上的出口换热工质温度传感器（11、18）和出口压力传感器（12、19）、设置于待测换热器（7、8）表面上的表面温度传感器（13、20）以及设置于换热工质供应机组（6）换热工质出口管路上的流量传感器（15、22）。
3.根据权利要求2所述的一种换热器性能测试系统，其特征在于：所述检测单元通过数据采集仪（24）连接所述处理单元（23）。
4.根据权利要求1所述的一种换热器性能测试系统，其特征在于：所述换热工质供应机组（6）换热工质出口管路上设置有流量调节阀（14、21），所述控制单元（5）与所述流量调节阀（14、21）连接。
5.根据权利要求1所述的一种换热器性能测试系统，其特征在于：所述换热器环境模拟室（1、2）内设置有若干室内温度传感器（4），所述室内温度传感器（4）与所述控制单元（5）连接。
6.根据权利要求1所述的一种换热器性能测试系统，其特征在于：所述换热器环境模拟室（1、2）内设置有用于调节换热器环境模拟室（1、2）内温度的温度调节器（3），所述温度调节器（3）由所述控制单元（5）控制。
7.根据权利要求1所述的一种换热器性能测试系统，其特征在于：待测换热器（7、8）上设置有用于保证其周围风速的遮流罩或遮流板。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种换热器性能测试系统，其特征在于：所述换热器环境模拟室（1、2）包括用于模拟待测蒸发器（7）实际工作环境的蒸发器环境模拟室（1）和用于模拟待测冷凝器（8）实际工作环境的冷凝器环境模拟室（2）；所述换热工质供应机组（6）向待测蒸发器（7）供应液态换热工质，向待测冷凝器（8）供应气态换热工质。
9.根据权利要求8所述的一种换热器性能测试系统，其特征在于：所述换热工质为R134a制冷剂。
10.一种换热器性能测试方法，其特征在于，使用如权利要求1至9任一项所述的换热器性能测试系统进行测试，测试方法具体为：
步骤A、将待测换热器（7、8）置于所述换热器环境模拟室（1、2）中，控制单元（5）预设待测换热器（7、8）的工作环境温度及换热工质流量，控制单元（5）控制换热器环境模拟室（1、2）内的温度达到预设的工作环境温度；
步骤B、启动待测换热器（7、8），控制单元（5）控制换热工质供应机组（6）按预设的换热工质流量向待测换热器（7、8）提供换热工质；
步骤C、检测单元检测待测换热器（7、8）的条件参数，并将所述条件参数传输至处理单元（23）；
步骤D、处理单元（23）接收检测单元检测的待测换热器（7、8）的条件参数并对其进行数据处理，获得待测换热器（7、8）的性能参数。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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Effective date of registration: 20160504 Address after: The 250200 Ring Road West Shandong province Ji'nan city Zhangqiu Mingshui Economic Development Zone Applicant after: WOLONG ELECTRIC ZHANGQIU HAIER MOTOR CO., LTD. Address before: 266101 Haier Industrial Park, Haier Road, Laoshan District, Shandong, Qingdao, China Applicant before: haier group corporation Applicant before: Zhangqiu Haier Electromotor Co., Ltd. |
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| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20180914 |