CN105865661A - 容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法。其中该装置包括顺次连接的冷凝器、第一过冷器、第一液体流量计和第一膨胀阀，且所述冷凝器的入口与待测压缩机的出口连接，所述第一膨胀阀的出口通过管路与闪蒸器的连通，所述闪蒸器的出气口连接所述待测压缩机；还包括顺次连接的第二过冷器、第二液体流量计和量热器，且所述第二过冷器的入口通过管路连接到所述闪蒸器内部的液体中，所述量热器的出口与所述待测压缩机的入口连接。其使进入到第二流量计中的制冷剂从原来的气液两相转变为单纯的液相，使所测试的压缩机的制冷量的计算可基于准确的数值进行计算，而无需使用近似值进行估算，大大提高了增焓压缩机制冷量测试的准确性。

Description

容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法。

背景技术

容积式增焓压缩机(如双级增焓转子式压缩机、喷气增焓转子式压缩机、喷气增焓涡旋压缩机等)，相比普通压缩机，由于其高能效、宽温度范围、高可靠性的优点得到越来越广泛的应用。因此，此类压缩机的制冷性能研究与改善具有重要的意义。但是目前对制冷量的测试存在一定的缺陷，导致容积式增焓压缩机制冷量测试偏差大，不利于指导该类压缩机高效化发展。

一般，对于制冷量75KW以下的制冷量测试装置，目前的容积式増焓压缩机制冷量测试装置如图1所示。对制冷量的计算有两种方法，即X法和Y法，两种方法同时测量，结果偏差4％以内。X法为第二制冷剂量热器法，Y法为制冷剂液体流量计法。制冷量计算方法如下：

X法： ${\mathrm{\ψ}}_X=\frac{{\mathrm{\ψ}}_i+F(t_a-t_s)}{h_{g2}-h_{f2}}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})---\left(1\right)$

Y法： ${\mathrm{\ψ}}_Y=q_{m2}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})---\left(2\right)$

其中，公式(1)中，ψ_i为量热器电加热功率，由试验台量热器功率仪测出；F(t_a-t_s)为漏热量，根据量热器内外温差计算出；h_g2为离开量热器制冷剂实际比焓；h_f2为进入膨胀阀101的液体制冷剂实际比焓；h_g1为规定工况下吸气理论比焓；h_f1为规定工况下进入膨胀阀101的制冷剂理论比焓。公式(2)中，v_ga为吸气实际比容；v_g1为规定工况下吸气理论比容。

图2给出了传统测试装置测试的压焓图，制冷剂的循环路线为1—2—6—7—9—10—4’—5’。可以看出，上述制冷量计算准确的前提是从闪蒸器出来进入膨胀阀2的制冷剂状态为纯液态，但是实际上从闪蒸器进入膨胀阀2的制冷剂状态可能为气液两相，从而导致测试结果失真。原因在于处于气液两相的制冷剂无法测得h_f2的比比焓h_4’，只能采用中间压力对应的饱和液比比焓h₄代替，X法计算结果失真。而液体流量计2无法准确测出两相流的质量流量q_m2，Y法计算结果失真。

容积式增焓压缩机现有的制冷量试验、计算方法存在部分测试工况下实验结果失真、主副偏差大的问题，无法准确评价此类压缩机的制冷性能。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术中，容积式增焓压缩机制冷量测试不准确，造成此类压缩机制冷性能评价不准确的问题，提供一种能够提供准确的测试数据进行容积式增焓压缩机制冷量计算的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，及相应的容积式增焓压缩机制冷量测试方法。

为实现本发明目的提供的一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置，包括顺次连接的冷凝器、第一过冷器、第一液体流量计和第一膨胀阀，且所述冷凝器的入口与待测压缩机的出口连接，所述第一膨胀阀的出口通过管路与闪蒸器的连通，所述闪蒸器的出气口连接所述待测压缩机；

还包括顺次连接的第二过冷器、第二液体流量计和量热器，且所述第二过冷器的入口通过管路连接到所述闪蒸器内部的液体中，所述量热器的出口与所述待测压缩机的入口连接。

作为一种式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，所述量热器中设置有加热器。

作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，所述第二过冷器为套管式、壳管式或者板式换热器。

作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，所述冷凝器为套管式、壳管式或者板式换热器。

作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，所述量热器为隔热压力容器。

作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，还包括设置在所述第二液体流量计和所述量热器之间的第二膨胀阀。

基于同一发明构思的一种容积式增焓压缩机制冷量测试方法，使用前述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置对待测的容积式增焓压缩机的制冷量进行测试，包括以下步骤：

启动待测压缩机运行后，测量第一膨胀阀入口侧的制冷剂实测比焓h₉，并记录第一液体流量计的流量值q_m1和第二液体流量计的流量值q_m2；

根据公式计算预期理论比焓h_4'；

将所述预期理论比焓h_4'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1；

根据公式 $\mathrm{\ψ}=\frac{{\mathrm{\ψ}}_i+F(t_a-t_s)}{h_{g2}-h_{f2}}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})$ 和 $\mathrm{\ψ}=q_{m2}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})$ 计算所述待测压缩机的制冷量；

其中，q_g为待测压缩机补气流量，q_g＝q_m1-q_m2；h₃为中间压力对应饱和蒸汽比焓；h₉为第一膨胀阀入口处的制冷剂实测比焓；ψ_i为量热器电加热功率，由试验台量热器功率仪测出；F(t_a-t_s)为漏热量，根据量热器内外温差计算出；h_g2为离开量热器制冷剂实际比焓；h_f2为第二膨胀阀入口处的液体制冷剂实际比焓；h_g1为规定工况下吸气理论比焓；v_ga为吸气实际比容；v_g1为规定工况下吸气理论比容。

作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试方法的可实施方式，所述将所述预期理论比焓h_4'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓，包括以下步骤：

判断h_4'是否大于中间压力对应饱和液比焓h_4″'；

若是，则将所述预期理论比焓h_4'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1；

若否，则将所述中间压力对应饱和液比焓h_4″'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1。

本发明的有益效果包括：本发明提供的一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法，其通过在闪蒸器和第二流量计之间增加第二过冷器，使进入到第二流量计中的制冷剂从原来的气液两相转变为单纯的液相，从而可以准确的测得制冷剂通过第二流量计的量，也就使所测试的压缩机的制冷量的计算可基于准确的数值进行计算，而无需使用近似值进行估算，大大提高了增焓压缩机制冷量测试的准确性。

附图说明

图1为传统技术中的容积式增焓压缩机制冷量测试装置结构示意图；

图2为传统技术中容积式增焓压缩机制冷量测试的压焓示意图；

图3为本发明一具体实施例的容积式增焓压缩机制冷量测试装置结构示意图；

图4为本发明一具体实施例中容积式增焓压缩机制冷量测试的压焓示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，如图3所示，包括顺次连接的冷凝器100、第一过冷器200、第一液体流量计300和第一膨胀阀400，且所述冷凝器100的入口与待测压缩机500的出口连接，所述第一膨胀阀的出口通过管路与闪蒸器600的连通，所述闪蒸器的出气口连接所述待测压缩机500。

还包括顺次连接的第二过冷器700、第二液体流量计800和量热器900，且所述第二过冷器700的入口通过管路连接到所述闪蒸器内部的液体中，所述量热器900的出口与所述待测压缩机500的入口连接。待测压缩机和各部件之间连通构成回路，制冷剂在回路中循环。

如图3所示，在量热器900中还设置有加热用的加热器1000。

其中，第二过冷器700和冷凝器100均可以为套管式、壳管式或者板式换热器。而所述量热器900可以为隔热压力容器。

更加地，在其中一个实施例的容积式增焓压缩机制冷量测试装置中还包括设置在所述第二液体流量计和所述量热器之间的第二膨胀阀1100。

具体地，待测压缩机500测试运行时，制冷剂循环回路为：来自量热器900的低温低压气体1经待测压缩机形成高温高压排气7，通过冷凝器100及第一过冷器200冷却为过冷液9，再第一经液体流量计300进入第一膨胀阀400，形成中温中压气液两相流10进入闪蒸器600进行气液分离；气液分离后，出液口的制冷剂进入第二过冷器700被冷却为过冷液4，过冷液4经第二液体流量计800进入第二膨胀阀1100，形成低温低压气液两相流5，流入量热器900蒸发为低温低压气体1进入待测压缩机500的吸气口；而闪蒸器600流出的饱和气体3进入待测压缩机增焓补气口。

如图4的压焓图所示，在给定的工况及中间压力下，压缩机的理论循环应为1-2-6-7-9-10-4’-5’-1，而在本测试装置中，实际循环为1-2-6-7-9-10-4-5-1。通过第二过冷器的作用使得两相区4’点左移为过冷区4点，从而能够准确测量4点液体流量也即第二液体流量计的流量值q_m2及比焓h_f2。

由于本测试装置下的制冷剂循环与理论循环的差异，必须计算出图4中4’对应的比焓h_f1，才能根据公式(1)、(2)得到实测制冷量。本发明采用闪蒸器能量守恒、质量守恒进行计算，包括：①闪蒸器入口流量q_m1等于量热器900或者第二膨胀阀1100前第二液体流量计q_m2与补气流量q_g之和；②闪蒸器600的入口流量也即第一液体流量计的流量值q_m1与比焓h₉的乘积等于第二流量计的流量值q_m2与比焓h_4’的乘积加上补气流量q_g与比焓h₃的乘积。再经判断程序确认h_f1值。具体的，

①补气流量：q_g＝q_m1-q_m2；

②4’比焓计算： $h_4^{\′}=\frac{q_{m1}{h}_9-q_g{h}_3}{q_{m2}};$

③判断:

如果h_4’>h_4”’，则，h_f1＝h_4’；

如果h_4’≤h_4”’，则h_f1＝h_4”’；

④按照公式 $\mathrm{\ψ}=\frac{{\mathrm{\ψ}}_i+F(t_a-t_s)}{h_{g2}-h_{f2}}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})$ 和 $\mathrm{\ψ}=q_{m2}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})$ 计算实测制冷量。

其中，h₃、h_4”’分别为中间压力对应饱和蒸汽比焓和饱和液比焓；h₉为第一膨胀阀400前制冷剂实测比焓。

本发明测试装置通过新的制冷剂循环方式，其通过在闪蒸器和第二流量计之间增加第二过冷器，使进入到第二流量计中的制冷剂从原来的气液两相转变为单纯的液相，从而可以准确的测得制冷剂通过第二流量计的量，也就使所测试的压缩机的制冷量的计算可基于准确的数值进行计算，而无需使用近似值进行估算。提高了各处流量、比焓测试的准确性，并通过新的计算方法，提高了增焓压缩机制冷量试验的准确性。

本发明同时提供的一种容积式增焓压缩机制冷量测试方法，使用前述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置对待测的容积式增焓压缩机的制冷量进行测试，包括以下步骤：

S100，启动待测压缩机运行后，测量第一膨胀阀入口侧的制冷剂实测比焓h₉，并记录第一液体流量计的流量值q_m1和第二液体流量计的流量值q_m2；

S200，根据公式计算预期理论比焓h_4'；

S300，将所述预期理论比焓h_4'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1；

根据公式 $\mathrm{\ψ}=\frac{{\mathrm{\ψ}}_i+F(t_a-t_s)}{h_{g2}-h_{f2}}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})$ 和 $\mathrm{\ψ}=q_{m2}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})$ 计算所述待测压缩机的制冷量；

其中，q_g为待测压缩机补气流量，q_g＝q_m1-q_m2；h₃为中间压力对应饱和蒸汽比焓、h_4”’为中间压力对应饱和液比焓；h₉为第一膨胀阀入口处的制冷剂实测比焓；ψ_i为量热器电加热功率，由试验台量热器功率仪测出；F(t_a-t_s)为漏热量，根据量热器内外温差计算出；h_g2为离开量热器制冷剂实际比焓；h_f2为第二膨胀阀入口处的液体制冷剂实际比焓；h_g1为规定工况下吸气理论比焓；v_ga为吸气实际比容；v_g1为规定工况下吸气理论比容。

本测试方法能够通过准确的测量数据第一液体流量计的流量值q_m1和第二液体流量计的流量值q_m2计算得出准确的待测压缩机或者说被测试的压缩机的制冷量，从而对压缩机的制冷性能做出准确的评价。

更佳的，作为一种可实施方式，还可以增加一个判断步骤，具体的：

判断h_4'是否大于h_4″'；

若是，则将所述预期理论比焓h_4'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1；

若否，则将所述中间压力对应饱和液比焓h_4″'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1。如此，能够更准确的确定规定工况下进入第二膨胀阀1100的制冷剂理论比焓，避免造成较大误差，保证本测试装置的测试结果不差于传统的测试装置的测试结果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，包括顺次连接的冷凝器(100)、第一过冷器(200)、第一液体流量计(300)和第一膨胀阀(400)，且所述冷凝器(100)的入口与待测压缩机(500)的出口连接，所述第一膨胀阀的出口通过管路与闪蒸器(600)的连通，所述闪蒸器的出气口连接所述待测压缩机(500)；

还包括顺次连接的第二过冷器(700)、第二液体流量计(800)和量热器(900)，且所述第二过冷器(700)的入口通过管路连接到所述闪蒸器内部的液体中，所述量热器(900)的出口与所述待测压缩机(500)的入口连接。

2.根据权利要求1所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，所述量热器(900)中设置有加热器(1000)。

3.根据权利要求1所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，所述第二过冷器(700)为套管式、壳管式或者板式换热器。

4.根据权利要求1所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，所述冷凝器(100)为套管式、壳管式或者板式换热器。

5.根据权利要求1所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，所述量热器(900)为隔热压力容器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，还包括设置在所述第二液体流量计和所述量热器之间的第二膨胀阀(1100)。

7.一种容积式增焓压缩机制冷量测试方法，其特征在于，使用权利要求6所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置对待测的容积式增焓压缩机的制冷量进行测试，包括以下步骤：

启动待测压缩机运行后，测量第一膨胀阀入口侧的制冷剂实测比焓h₉，并记录第一液体流量计的流量值q_m1和第二液体流量计的流量值q_m2；

根据公式计算预期理论比焓h_4'；

将所述预期理论比焓h_4'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1；

根据公式 $\mathrm{\ψ}=\frac{{\mathrm{\ψ}}_i+F(t_a-t_s)}{h_{g2}-h_{f2}}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})$ 和 $\mathrm{\ψ}=q_{m2}\frac{v_{\mathrm{ga}}}{v_{g1}}(h_{g1}-h_{f1})$ 计算所述待测压缩机的制冷量；

其中，q_g为待测压缩机补气流量，q_g＝q_m1-q_m2；h₃为中间压力对应饱和蒸汽比焓；h₉为第一膨胀阀入口处的制冷剂实测比焓；ψ_i为量热器电加热功率，由试验台量热器功率仪测出；F(t_a-t_s)为漏热量，根据量热器内外温差计算出；h_g2为离开量热器制冷剂实际比焓；h_f2为第二膨胀阀入口处的液体制冷剂实际比焓；h_g1为规定工况下吸气理论比焓；v_ga为吸气实际比容；v_g1为规定工况下吸气理论比容。

8.根据权利要求7所述的容积式增焓压缩机制冷量测试方法，其特征在于，所述将所述预期理论比焓h_4'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓，包括以下步骤：

判断h_4'是否大于中间压力对应饱和液比焓h₄″_'；

若是，则将所述预期理论比焓h_4'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1；

若否，则将所述中间压力对应饱和液比焓h₄″_'作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h_f1。