CN105181313A - 一种热力膨胀阀性能对比实验台 - Google Patents

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孙志利
臧润清
刘圣春
杨旭凯
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Abstract

本发明公开了一种热力膨胀阀性能对比实验台。本实验台提供一种对不同形式、不同型号、不同基本参数的热力膨胀阀进行制冷量测试以及膨胀阀对整个系统影响的实验台。该实验台可以对比同一制冷量的内平衡型热力膨胀阀和外平衡型热力膨胀阀在同一工况下制冷量及对整个系统的影响；可对不同名义制冷量的外平衡型热力膨胀阀和不同名义制冷量的内平衡型热力膨胀阀进行制冷量的对比以及选择偏大名义制冷量和偏小名义制冷量热力膨胀阀对系统性能的影响；还可以模拟不同室外侧换热温度对同一个热力膨胀阀的制冷量进行测试。

Description

一种热力膨胀阀性能对比实验台
技术领域
本发明涉及一种热力膨胀性能对比实验台，属于制冷教学技术领域。
背景技术
制冷系统中节流装置作为制冷四大件之一，是制冷系统的重要部件。节流装置对高压液态制冷剂进行节流降压，保证冷凝器与蒸发器之间的压力差，以使蒸发器中的液态制冷剂在要求的低压下蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的；同时使冷凝器中的气态制冷剂在给定的高压下放热冷凝。调节供入蒸发器的制冷剂流量，以适应蒸发器热负荷的变化，从而避免因部分制冷剂在蒸发器中未气化而进入制冷压缩机，引起湿压缩甚至冲缸事故；或因供液不足，致使蒸发器的传热面积未充分发挥作用，引起制冷压缩机吸气压力降低，制冷能力下降。目前制冷系统常用膨胀阀主要有热力膨胀阀、电子膨胀阀和毛细管。
热力膨胀阀是通过蒸发器出口气态制冷剂过热度控制膨胀阀开度的，广泛用于非满液式蒸发器。热力膨胀阀按照平衡方式的不同可分为内平衡式和外平衡式。内平衡式热力膨胀阀由阀芯、阀座、弹性金属膜片、弹簧、感温包和调整螺丝等组成。外平衡式热力膨胀阀的构造与内平衡式热力膨胀阀基本相同，只是弹性金属膜片下部空间与膨胀阀出口互不相通，而是通过一根小口径平衡管与蒸发器出口相连，这样，膜片下部承受蒸发器出口制冷剂的压力，从而消除了蒸发器内制冷剂流动阻力的影响。
目前，教学多采用模型等方法对膨胀阀工作原理及制冷效果进行演示。制冷系统中只有一种热力膨胀阀，不能对不同形式、不同型号和不同基本参数的热力膨胀阀进行直观的比较。因此本发明提出了一种可以对不同形式、不同型号、不同基本参数的热力膨胀阀进行制冷效果和对系统影响进行对比分析的实验台。
发明内容
本发明的目的是提供一种对不同形式、不同型号、不同基本参数的热力膨胀阀进行制冷量测试以及膨胀阀对整个系统影响的实验台。
为了实现上述功能，本发明的技术方案如下：
热力膨胀阀性能对比实验台，包括压缩机11，冷凝器12，储液罐13，热力膨胀阀14，换热器15，气液分离器16，水泵17，保温水箱18，加热器19，截止阀21，Y型过滤器22，止回阀23，电磁阀24，压力调节器25，功率计31，第一流量计32，温度表33，压力表34，第二流量计35，第一截止阀36，第二截止阀37和第三截止阀38；
所述压缩机11包括排气口和吸气口。压缩机排气口与风冷冷凝器12制冷剂入口连接，风冷冷凝器12制冷剂出口与高压储液罐13相连，高压储液罐13出口与压力调节器25入口相连，压力调节器25出口与第一流量计32入口相连，第一流量计32与换热器15之间并联一组或多组热力膨胀阀14，每个热力膨胀阀14前都连接一个截止阀21，热力膨胀阀14出口与换热器15制冷剂侧入口相连，换热器15制冷剂侧出口与气液分离器16入口相连，气液分离器16出口与压缩机11吸气口连接；
所述保温水箱18由循环水入口、循环水出口和泄水口。所述循环水出口与第一截止阀36连接，第一截止阀36与过滤器22连接，过滤器22与循环水泵17入口相连，循环水泵17出口与止回阀23相连，止回阀23与电磁阀24连接，电磁阀24与第二流量计35入口连接，第二流量计35出口与换热器15水侧进口相连，换热器15水侧出口与第二截止阀37连接，第二截止阀37与保温水箱18循环水入口相连；保温水箱泄水口与第三截止阀38连接，保温水箱内安装加热器19，加热器19安装功率计31；
第一流量计与热力膨胀阀之间、冷凝器12与压缩机之间、热力膨胀阀与换热器之间、换热器与气液分离器之间分别安装温度表33和压力表34；第二流量计与换热器之间、换热器与第二截止阀之间、保温水箱内分别安装温度表。
所述压缩机11可以是定频压缩机也可以是变频压缩机。所述冷凝器12为风冷式冷凝器。所述热力膨胀阀14可以是一组内平衡型热力膨胀阀与外平衡型热力膨胀阀、一组单向流热力膨胀阀和双向流热力膨胀阀、一组不同制冷能力的同一型式热力膨胀阀，所述热力膨胀阀可单独成组也可几组同时安装。所述换热器15可以是套管换热器、壳管换热器和板式换热器。所述表冷器14为铜管铝翅片式表冷器。所述水泵17可以是定频水泵也可以是变频水泵。所述加热器19为电加热。所述流量计32可以是容积式流量计也可以是质量流量计。
本发明具体下述有益效果：
该实验台可以对比同一制冷量的内平衡型热力膨胀阀和外平衡型热力膨胀阀在同一工况下制冷量及对整个系统的影响；可对不同名义制冷量的外平衡型热力膨胀阀和不同名义制冷量的内平衡型热力膨胀阀进行制冷量的对比以及选择偏大名义制冷量和偏小名义制冷量热力膨胀阀对系统性能的影响；还可以模拟不同室外侧换热温度对同一个热力膨胀阀的制冷量进行测试。实现了对不同形式、不同型号和不同基本参数的热力膨胀阀进行直观比较。
附图说明
图1是本发明一种热力膨胀阀性能对比实验台示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示本发明一种热力膨胀阀性能对比实验台，包括压缩机11，冷凝器12，储液罐13，热力膨胀阀14，换热器15，气液分离器16，水泵17，加热水箱18，加热器19，截止阀21，过滤器22，止回阀23，电磁阀24，压力调节器25，功率计31，第一流量计32，温度表33，压力表34，第二流量计35，第一截止阀36，第二截止阀37和第三截止阀38。
所诉压缩机11可以是定频压缩机也可以是变频压缩机。所述冷凝器12为风冷式冷凝器。所述热力膨胀阀14可以是一组内平衡型热力膨胀阀与外平衡型热力膨胀阀、一组单向流热力膨胀阀和双向流热力膨胀阀、一组不同制冷能力的同一型式热力膨胀阀，所述热力膨胀阀可单独成组也可几组同时安装。所述换热器15可以是套管换热器、壳管换热器和板式换热器。所述表冷器14为铜管铝翅片式表冷器。所述水泵17可以是定频水泵也可以是变频水泵。所述加热器19为电加热。所述流量计32可以是容积式流量计也可以是质量流量计。
所述压缩机11包括排气口和吸气口。压缩机排气口与风冷冷凝器12制冷剂入口连接，风冷冷凝器12制冷剂出口与高压储液罐13相连，高压储液罐13出口与压力调节器25入口相连，压力调节器25出口与第一流量计32入口相连，第一流量计32与换热器15之间并联一组或多组热力膨胀阀14，每个热力膨胀阀14前都连接一个截止阀21，热力膨胀阀14出口与换热器15制冷剂侧入口相连，换热器15制冷剂侧出口与气液分离器16入口相连，气液分离器16出口与压缩机11吸气口连接。
所述保温水箱18由循环水入口、循环水出口和泄水口。所述循环水出口与第一截止阀36连接，第一截止阀36与过滤器22连接，过滤器22与循环水泵17入口相连，循环水泵17出口与止回阀23相连，止回阀23与电磁阀24连接，电磁阀24与第二流量计35入口连接，第二流量计35出口与换热器15水侧进口相连，换热器15水侧出口与第二截止阀37连接，第二截止阀37与保温水箱18循环水入口相连；保温水箱泄水口与第三截止阀38连接，保温水箱内安装加热器19，加热器19安装功率计31。
第一流量计与热力膨胀阀之间、冷凝器12与压缩机之间、热力膨胀阀与换热器之间、换热器与气液分离器之间分别安装温度表33和压力表34；第二流量计与换热器之间、换热器与第二截止阀之间、保温水箱内分别安装温度表。
系统中含有一组或多组不同型式同一制冷量或同型式不同制冷量的热力膨胀阀。实验时选择其中一个热力膨胀阀，其余热力膨胀阀前的截止阀选择关闭，将压力调节器调到设定值，系统运行后通过设定水箱水温调节系统的蒸发温度，使系统运行平稳后，通过制冷剂液体流量计法、干式制冷剂量热器法或热平衡阀测量系统此时的制冷量，再通过功率计测得此时压缩机的输入功率，通过制冷量与输入功率的比值得到此热力膨胀阀下系统的制冷性能系数。测试完后再通过阀门的切换测试其它热力膨胀阀，最后得到各个热力膨胀阀在同一工况下的制冷量与性能系数。通过比较分析可以直观的得到各种热力膨胀阀的优缺点。
系统对制冷量的测量包括制冷剂液体流量计法、干式制冷剂量热器法和蒸发器侧热平衡法。
系统中加装制冷剂液体流量计，制冷剂液体流量计为测定制冷循环中的制冷剂液体流量，可使用积算式或指示式流量计，制冷剂流量以容积或质量为单位。流量计安装在冷凝器与膨胀阀之间的液体管道上。通过对进入蒸发器进出口压力与温度的测量，查得蒸发器前后的比焓，通过焓差与质量流量的乘积计算出系统的制冷量。
压缩机进行循环的制冷剂液体在换热器内蒸发并过热。换热器另一侧通入加热热水，通过热水提供热量使管内制冷剂蒸发和过热所需的热量。在水循环管道上安装流量计，通过测量换热器进出口水温和流量计算出热水提供的热量，热水提供的热量即为系统的制冷量。
压缩机进行循环的制冷剂液体在换热器中蒸发并过热，换热器另一侧通入热水，热水热量由水箱电加热器提供。当水箱水温平衡在一定温度后，电加热器的输入功率即为系统的制冷量。
可以通过PID调节技术与远程采集、通讯技术可以记录、控制和采集实验台的运行状态和运行参数。

Claims (6)

1.一种热力膨胀阀性能对比实验台，其特征是，包括压缩机(11)，冷凝器(12)，储液罐(13)，热力膨胀阀(14)，换热器(15)，气液分离器(16)，水泵(17)，保温水箱(18)，加热器(19)，截止阀(21)，过滤器(22)，止回阀(23)，电磁阀(24)，压力调节器(25)，功率计(31)，第一流量计(32)，温度表(33)，压力表(34)，第二流量计(35)，第一截止阀(36)，第二截止阀(37)和第三截止阀(38)；
所述压缩机(11)包括排气口和吸气口；压缩机排气口与冷凝器(12)制冷剂入口连接，冷凝器(12)制冷剂出口与高压储液罐(13)相连，高压储液罐(13)出口与压力调节器(25)入口相连，压力调节器(25)出口与第一流量计(32)入口相连，第一流量计(32)与换热器(15)之间并联一组或多组热力膨胀阀(14)，每个热力膨胀阀(14)前都连接一个截止阀(21)，热力膨胀阀(14)出口与换热器(15)制冷剂侧入口相连，换热器(15)制冷剂侧出口与气液分离器(16)入口相连，气液分离器(16)出口与压缩机(11)吸气口连接；
所述保温水箱(18)由循环水入口、循环水出口和泄水口。所述循环水出口与第一截止阀(36)连接，第一截止阀(36)与过滤器(22)连接，过滤器(22)与循环水泵(17)入口相连，循环水泵(17)出口与止回阀(23)相连，止回阀(23)与电磁阀(24)连接，电磁阀(24)与第二流量计(35)入口连接，第二流量计(35)出口与换热器(15)水侧进口相连，换热器(15)水侧出口与第二截止阀(37)连接，第二截止阀(37)与保温水箱(18)循环水入口相连；保温水箱泄水口与第三截止阀(38)连接，保温水箱内安装加热器(19)，加热器(19)安装功率计(31)；
第一流量计(32)与热力膨胀阀(14)之间、冷凝器(12)与压缩机(11)之间、热力膨胀阀(14)与换热器(15)之间、换热器(15)与气液分离器(16)之间分别安装温度表(33)和压力表34；第二流量计(35)与换热器(1)5之间、换热器(15)与第二截止阀(37)之间、保温水箱(18)内分别安装温度表(33)。
2.根据权利要求1所述的一种热力膨胀阀性能对比实验台，其特征是：所述压缩机11可以是定频压缩机也可以是变频压缩机。
3.根据权利要求1所述的一种热力膨胀阀性能对比实验台，其特征是，所述热力膨胀阀是一组内平衡型热力膨胀阀与外平衡型热力膨胀阀、或是一组单向流热力膨胀阀和双向流热力膨胀阀、或是一组不同制冷能力的同一型式热力膨胀阀，所述热力膨胀阀单独成组或几组同时安装。
4.根据权利要求1所述的一种热力膨胀阀性能对比实验台，其特征是，所述换热器是套管换热器、壳管换热器或板式换热器。
5.根据权利要求1所述的一种热力膨胀阀性能对比实验台，其特征是，所述水泵可以是定频水泵也可以是变频水泵。
6.根据权利要求1所述的一种热力膨胀阀性能对比实验台，其特征是，所述流量计是容积式流量计或是质量流量计。
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