CN107246975A - 一种流量可调节的冰箱换热器性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流量可调节的冰箱蒸发器和冷凝器性能测试系统，特别涉及一种制冷剂供应系统和两台温度控制机组。制冷剂供应系统包括制冷剂齿轮泵、质量流量计、电加热蒸发器、过冷器控温电加热器、辅助节流阀、测试蒸发器/冷凝器、板式换热器、储液器、过滤器和其他辅助设备。板式换热器控温机组包括压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、节流阀、控温机组电加热器、控温机组过热器电加热器，板式换热器为板式换热器控温机组的蒸发器。储液器控温机组包括压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、节流阀，其蒸发器设置于制冷剂供应系统的储液器中。该冰箱蒸发器和冷凝器性能测试系统具有系统可控性强，测量精度高、可以测试蒸发器/冷凝器的性能、能够对所有冰箱换热器测量的优点。

Description

一种流量可调节的冰箱换热器性能测试系统

技术领域

本发明涉及一种流量可调节的冰箱蒸发器和冷凝器性能测试系统，特别涉及一种测量冰箱风冷蒸发器和冷凝器换热量和换热系数的实验测试系统，属于制冷技术领域。

背景技术

冰箱蒸发器和冷凝器是冰箱制冷系统中的两个重要组成部分，其性能的优劣直接影响到整个制冷系统的性能。但是，由于冰箱风冷蒸发器和冷凝器换热量小，制冷剂流量低，空气流场分布和管内流型均对换热性能具有较大的影响，对其性能测试难度较大，得到高精度的测试结果比较困难。目前，对于蒸发器和冷凝器性能测试的实验一般是针对单根管的测试，管外用液体来加热或冷却，对管外换热介质为空气的整个冰箱蒸发器或冷凝器测试方法较少。经文献检索发现，魏文建等人在《上海交通大学学报》2（2006）：286-290上发表的“含油制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热特性实验研究”一文中描述了换热管内流动沸腾换热特性，测试了换热管内的换热系数，油含量对换热系数的影响。但是，由于该实验只是对单根管的沸腾换热换热性能研究，并不能适用于冰箱换热器性能测试。因此，设计一套可以测试冰箱蒸发器和冷凝器性能的实验系统，提出可行合理的测试方法是高性能换热器开发工作必不可少的。

经专利检索发现，唐峥等人申请的名为“冰箱换热器性能测控装置”（专利号201410485805.X）发明专利。提供一种冰箱换热器性能测控装置，包括一套完整的测试系统和一套热量控制系统，利用焓差法测量其换热性能。但是，由于该实验测试系统的流量不能按要求调节，因此无法测试换热器正常运行工况下的换热性能。

经专利检索发现，杜龙等人申请的名为“一种换热器性能测试系统及测试方法”（专利号201310572101.1）发明专利。提供了一种换热器性能测试系统，包括制冷剂供应机组及流量控制系统。但是，流量调节由调节阀通过控制系统来完成，并不适合不易调节的小流量冰箱换热器的流量调节。

发明内容

本发明的任务在于提供一种能够准确测量不同流量下冰箱蒸发器和冷凝器性能参数的实验测试系统。为实现本发明任务，其技术解决方案是：

冰箱换热器性能测试系统，包括制冷剂供应系统和温度控制机组。

制冷剂供应系统包括制冷剂齿轮泵、质量流量计、视液镜、电加热蒸发器、过冷器控温电加热器、辅助节流阀、测试换热器、板式换热器、储液器、过滤器、制冷剂齿轮泵入口管路温度传感器、辅助节流阀入口管路温度传感器和压力传感器、辅助节流阀出口管路温度传感器、测试换热器出口管路温度传感器、压力传感器和制冷剂齿轮泵出口管路压力传感器。通过调节制冷剂齿轮泵的转速来调节制冷剂流量。测试换热器放置在恒温恒湿风道中。测试换热器的进出口管路上设有温度和压力传感器。测试蒸发器性能时，旁通阀V3关闭，阀V2打开，辅助节流阀和测试蒸发器连接在一起。测试冷凝器时，旁通阀V3打开，阀V2关闭，制冷剂不通过辅助节流阀直接进入测试冷凝器。测试换热器后连接的板式换热器，在测试冷凝器性能时作为过冷器，在测试蒸发器性能时作为冷凝器。制冷剂经过板式换热器后，在进入制冷剂齿轮泵之前依次经过储液器、视液镜和过滤器。储液器中设有过冷器，由单独的制冷机组提供冷量。制冷剂经制冷剂齿轮泵后依次通过质量流量计、视液镜通过旁通阀V3进入测试冷凝器，或通过阀V2和辅助节流阀进入测试蒸发器。电加热蒸发器设置于测试冷凝器前的管路上，为测试冷凝器提供制冷剂蒸汽，过冷器控温电加热器设置于板式换热器和储液器之间，以保证进入齿轮泵的制冷剂具有合适的过冷度。

冰箱换热器性能测试系统中的温度控制机组有两台：板式换热器控温机组和储液器控温机组。板式换热器控温机组包括压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、节流阀、控温机组电加热器、控温机组过热器电加热器，板式换热器为板式换热器控温机组的蒸发器。板式换热器内制冷剂的冷凝温度通过调节控温机组电加热器的加热量来自动控制。储液器控温机组包括压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、节流阀，其蒸发器设置于制冷剂供应系统的储液器中。

借助以上所述的冰箱换热器性能测试系统测试蒸发器和冷凝器的性能步骤如下：

测试蒸发器时，阀V1、V2和V4打开，旁通阀V3关闭。制冷剂从制冷剂齿轮泵出来依次通过质量流量计、视液镜、辅助节流阀、测试蒸发器、视液镜、板式换热器、储液器、视液镜和过滤器再回到制冷剂齿轮泵中。板式换热器控温机组和储液器控温机组同时运行，板式换热器为板式换热器控温机组的蒸发器，也是制冷剂供应系统的冷凝器；制冷剂供应系统的储液器是储液器控温机组的蒸发器，也是制冷剂供应系统的过冷器。

测试冷凝器时，阀V1、V4和旁通阀V3打开，阀V2关闭。制冷剂从制冷剂齿轮泵出来依次通过质量流量计、视液镜、测试冷凝器、视液镜、板式换热器、储液器、视液镜和过滤器再回到制冷剂齿轮泵中。储液器控温机组和板式换热器控温机组只选择其中之一运行，板式换热器控温机组运行时，板式换热器是板式换热器控温机组的蒸发器，也是制冷剂供应系统的过冷器。

附图说明

图1为本发明实施例的冰箱换热器性能测试系统原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行说明。

本发明实施例提供了一种流量可调节的冰箱换热器性能测试系统，请参考图1，包括：制冷剂齿轮泵29、质量流量计27、质量流量计出口视液镜24、干燥器前视液镜35、辅助节流阀入口视液镜22、测试蒸发器出口视液镜7、电加热蒸发器23、过冷器控温电加热器4、辅助节流阀17、测试换热器10、板式换热器5、储液器1、过滤器32、制冷剂齿轮泵入口管路温度传感器31、辅助节流阀入口管路温度传感器20和压力传感器25、辅助节流阀出口管路温度传感器12、测试换热器出口管路温度传感器3和压力传感器2、制冷剂齿轮泵出口管路压力传感器28、辅助节流阀入口阀21、测试换热器出口阀9、辅助节流阀回路阀19、测试冷凝器回路阀26。温度控制机组的板式换热器控温机组，包括压缩机16、冷凝器15、储液器13、干燥过滤器11、节流阀8、板式换热器5、控温机组电加热器6、控温机组过热器电加热器14、压缩机入口管路温度传感器18。温度控制机组的储液器控温机组，包括压缩机37、冷凝器36、储液器34、干燥过滤器33、节流阀30、蒸发器1。制冷剂供应系统由制冷剂齿轮泵29提供制冷剂循环动力，并且根据要求调节转速，提供所需制冷剂流量。测试蒸发器时，阀21、阀19和阀9打开，阀26关闭。制冷剂从制冷剂齿轮泵出来依次通过质量流量计、视液镜、辅助节流阀、测试蒸发器、视液镜、板式换热器、储液器、视液镜和过滤器再回到制冷剂齿轮泵中。板式换热器控温机组打开，板式换热器作为板式换热器控温机组的蒸发器。测试冷凝器时，阀21、阀26和阀9打开，阀19关闭。制冷剂从制冷剂齿轮泵出来依次通过质量流量计、视液镜、测试冷凝器、视液镜、板式换热器、储液器、视液镜和过滤器再回到制冷剂齿轮泵中。电加热蒸发器23通过温度传感器20反馈测量温度实现电加热器的加热时间控制。过冷器控温电加热器4通过制冷剂齿轮泵入口管路温度传感器31反馈测量温度实现电加热器的加热时间控制。控温过热器电加热器14通过压缩机入口管路温度传感器18反馈测量温度实现电加热器的加热时间控制。通过温度传感器20和温度传感器3测量进出口换热器制冷剂温度，压力传感器25和压力传感器2测量进出口换热器制冷剂压力，得到制冷剂参数，并且根据对应测试换热器几何参数进行换热量和换热系数的计算。

借助以上所述的冰箱换热器性能测试系统测试蒸发器和冷凝器的性能步骤如下：

测试蒸发器时，阀21、阀19和阀9打开，阀26关闭。制冷剂从制冷剂齿轮泵29出来依次通过质量流量计27、视液镜24、辅助节流阀17、测试蒸发器10、视液镜7、板式换热器5、储液器1、视液镜35和过滤器32再回到制冷剂齿轮泵29中。板式换热器控温机组和储液器控温机组同时运行，板式换热器5为板式换热器控温机组的蒸发器，也是制冷剂供应系统的冷凝器；制冷剂供应系统的储液器1是储液器控温机组的蒸发器，也是制冷剂供应系统的过冷器。

测试冷凝器时，阀21、阀26和阀9打开，阀19关闭。制冷剂从制冷剂齿轮泵29出来依次通过质量流量计27、视液镜24、测试冷凝器10、视液镜7、板式换热器5、储液器1、视液镜35和过滤器32再回到制冷剂齿轮泵29中。储液器控温机组和板式换热器控温机组只选择其中之一运行，板式换热器控温机组运行时，板式换热器5是板式换热器控温机组的蒸发器，也是制冷剂供应系统的过冷器。

Claims (6)

1.制冷剂供应系统包括制冷剂齿轮泵、质量流量计、视液镜、电加热蒸发器、过冷器控温电加热器、辅助节流阀、测试换热器、板式换热器、储液器、过滤器、制冷剂齿轮泵入口管路温度传感器、辅助节流阀入口管路温度传感器和压力传感器、辅助节流阀出口管路温度传感器、测试换热器出口管路温度传感器、压力传感器和制冷剂齿轮泵出口管路压力传感器，通过调节制冷剂齿轮泵的转速来调节制冷剂流量，测试换热器放置在恒温恒湿风道中，测试换热器的进出口管路上设有温度和压力传感器；测试蒸发器性能时，旁通阀V3关闭，阀V2打开，辅助节流阀和测试蒸发器连接在一起；测试冷凝器时，旁通阀V3打开，阀V2关闭，制冷剂不通过辅助节流阀直接进入测试冷凝器；测试换热器后连接的板式换热器，在测试冷凝器性能时作为过冷器，在测试蒸发器性能时作为冷凝器，制冷剂经过板式换热器后，在进入制冷剂齿轮泵之前依次经过储液器、视液镜和过滤器，储液器中设有过冷器，由单独的制冷机组提供冷量，制冷剂经齿轮泵后依次通过质量流量计、视液镜通过旁通阀V3进入测试冷凝器，或通过阀V2和辅助节流阀进入测试蒸发器，电加热蒸发器设置于测试冷凝器前的管路上，为测试冷凝器提供制冷剂蒸汽，过冷器控温电加热器设置于板式换热器和储液器之间，以保证进入齿轮泵的制冷剂具有合适的过冷度，冰箱换热器性能测试系统中的温度控制机组有两台：板式换热器控温机组和储液器控温机组，板式换热器控温机组包括压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、节流阀、控温机组电加热器、控温机组过热器电加热器，板式换热器为板式换热器控温机组的蒸发器，板式换热器内制冷剂的冷凝温度通过调节控温机组电加热器的加热量来自动控制；储液器控温机组包括压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、节流阀，其蒸发器设置于制冷剂供应系统的储液器中。

2.如权利要求1所述的制冷剂齿轮泵是一种频率可调节的动力驱动装置，通过控制器调节制冷剂流量。

3.如权利要求1所述的蒸发器电加热器是一种加热功率恒定，加热时间可控的电加热装置，保证流入辅助节流阀/测试冷凝器的制冷剂温度恒定。

4.如权利要求1所述的过冷器控温电加热器是一种加热功率恒定，加热时间可控的电加热装置，保证进入储液器的制冷剂温度恒定。

5.如权利要求1所述的控温机组电加热器是一种加热功率恒定，调节制冷剂供应系统冷凝温度的装置。

6.如权利要求1所述的质量流量计是液体流量计，测量制冷剂齿轮泵出口制冷剂液体流量。