CN108593328A - 一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统，包括：制冷剂供应系统和控温制冷系统。制冷剂供应系统包括压缩机、油分离器、压缩机排气冷却器、控温电加热器、测试冷凝器/蒸发器、辅助冷凝器、储液器、过冷器、干燥过滤器、质量流量计、流量调节阀、电加热蒸发器和其他辅助设备；控温制冷系统包括压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、膨胀阀、控温蒸发器、压缩机回气温度控制器和压缩机回气控温电加热器。控温蒸发器包括过冷器中控温蒸发器、储液器中控温蒸发器、制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器。本发明所述的冰箱换热器性能测试系统具有可控性强，测量精度高，能够对所有冰箱的蒸发器、冷凝器性能进行准确测试的优点。

Description

一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统

技术领域

本发明涉及一种冰箱换热器性能测试系统，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，制冷剂流量小，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，由于该实验系统只是对单根换热管的沸腾换热性能进行测试，并不适用于整个风冷冰箱换热器性能的测试。因此，设计一套可以测试风冷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

本发明的目的旨在提供一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统，以提高测试精度，实现冰箱蒸发器、冷凝器各工况下的性能测试。

本发明采取如下技术方案：

一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统，包括制冷剂供应系统和控温制冷系统。

制冷剂供应系统按照制冷剂的流动方向依次主要包括：制冷剂供应系统压缩机、油分离器、制冷剂供应系统压缩机排气冷却器、测试冷凝器进口蒸气控温电加热器、测试冷凝器入口截止阀、测试冷凝器、测试冷凝器出口截止阀、辅助冷凝器、储液器、储液器控温电加热器、过冷器、干燥过滤器、质量流量计、过冷器控温电加热器、流量调节阀、测试蒸发器入口截止阀、测试蒸发器、测试蒸发器出口截止阀、电加热蒸发器。测试冷凝器入口截止阀和测试冷凝器出口截止阀之间设置测试冷凝器旁通阀。测试蒸发器入口截止阀和测试蒸发器出口截止阀之间设置测试蒸发器旁通阀。为了测试冰箱换热器性能的需要，制冷剂供应系统中设置了必要的温度传感器和压力传感器，主要包括测试蒸发器入口温度传感器、测试蒸发器出口温度传感器、测试冷凝器入口温度传感器、测试冷凝器出口温度传感器、测试蒸发器入口压力传感器、测试蒸发器出口压力传感器、测试冷凝器入口压力传感器、测试冷凝器出口压力传感器、流量调节阀入口温度传感器和流量调节阀入口压力传感器。为了维持制冷剂供应系统中制冷剂流量、压力和温度的稳定，还设置了多个温度控制器，主要包括流量调节阀前温度控制器、测试冷凝器进口温度控制器、储液器出口温度控制器、制冷剂供应系统压缩机回气温度控制器。通过调节压缩机转速和流量调节阀来调节制冷剂流量。测试蒸发器和测试冷凝器在测试器换热性能时放在恒温、恒湿、空气流量可控的风道中。

一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统的控温制冷系统，按照制冷剂的流动方向依次主要包括：控温压缩机、控温制冷系统冷凝器、控温制冷系统储液器、控温制冷系统干燥过滤器、膨胀阀、控温蒸发器、控温压缩机回气温度控制器和控温压缩机回气控温电加热器。制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器设有旁通阀，以便于使得蒸发器和冷凝器性能测试时能够快速达到所设定的工况参数，并保持稳定。控温蒸发器包括过冷器中控温蒸发器、储液器中控温蒸发器和制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器，三个膨胀阀分别设置在这三个蒸发器的入口，以控制进入这三个蒸发器的制冷剂流量。

所述的一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统中，由于在测试蒸发器、测试冷凝器、储液器、质量流量计及各压缩机的入口采取了精确的控温措施，保证了系统制冷剂的温度和压力的稳定，使得整个测试系统能够安全稳定地运行，减小了换热器性能测试所需时间。

所述的一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统在测试冷凝器和蒸发器性能时步骤如下：

测试冷凝器性能时，关闭测试蒸发器出口截止阀、测试冷凝器入口截止阀、测试冷凝器旁通阀，被测试冷凝器放置于恒温、恒湿、空气流量可控的风道中，与制冷剂供应机组的测试冷凝器入口截止阀和测试冷凝器出口截止阀相连接，并排空其内部空气后，打开测试冷凝器入口截止阀、测试冷凝器出口截止阀、测试蒸发器旁通阀。根据测试冷凝器进口温度与设定温度的差值大小，可以开启或关闭制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器旁通阀，以保证冷凝器的测试工况参数迅速达到设定值并维持稳定。开启控温制冷系统和制冷剂供应系统，根据测试冷凝器的测试工况参数要求调整制冷剂供应系统压缩机的转速和流量控制阀的开度，直到测试冷凝器的工况参数满足要求，并达到稳定，开始记录并计算测试冷凝器的工况参数和性能参数。

测试蒸发器性能时，关闭测试冷凝器出口截止阀、测试蒸发器入口截止阀、测试蒸发器旁通阀，被测试蒸发器放置于恒温、恒湿、空气流量可控的风道中，与制冷剂供应机组的测试蒸发器入口截止阀和测试蒸发器出口截止阀相连接，并排空其内部空气后，打开测试蒸发器入口截止阀、测试蒸发器出口截止阀、测试冷凝器旁通阀。根据测试蒸发器进口温度与设定温度的差值大小，可以开启或关闭制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器旁通阀，以保证蒸发器的测试工况参数迅速达到设定值并维持稳定。开启控温制冷系统和制冷剂供应系统，根据测试蒸发器的测试工况参数要求调整制冷剂供应系统压缩机的转速和流量控制阀的开度，直到测试蒸发器的工况参数满足要求，并达到稳定，开始记录并计算测试蒸发器的工况参数和性能参数。

图1为本发明实施例的一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统原理示意图。

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调节方便的冰箱换热器性能测试系统，参考图1，制冷剂供应系统按照制冷剂的流动方向依次主要包括，制冷剂供应系统压缩机1、油分离器2、制冷剂供应系统压缩机排气冷却器3、测试冷凝器进口蒸气控温电加热器4、测试冷凝器入口截止阀8、测试冷凝器10、测试冷凝器出口截止阀11、辅助冷凝器15、储液器18、储液器控温电加热器17、过冷器19、干燥过滤器21、质量流量计22、过冷器控温电加热器23、流量调节阀26、测试蒸发器入口截止阀29、测试蒸发器30、测试蒸发器出口截止阀32、电加热蒸发器35。测试冷凝器入口截止阀8和测试冷凝器出口截止阀11之间设置测试冷凝器旁通阀9。测试蒸发器入口截止阀29和测试蒸发器出口截止阀32之间设置测试蒸发器旁通阀31。为了测试冰箱换热器性能的需要，制冷剂供应系统中设置了必要的温度传感器和压力传感器，主要包括测试蒸发器入口温度传感器28、测试蒸发器出口温度传感器33、测试冷凝器入口温度传感器7、测试冷凝器出口温度传感器13、测试蒸发器入口压力传感器27、测试蒸发器出口压力传感器34、测试冷凝器入口压力传感器6、测试冷凝器出口压力传感器12、流量调节阀入口温度传感器25和流量调节阀入口压力传感器44。为了维持制冷剂供应系统中制冷剂流量、压力和温度的稳定，还设置了多个温度控制器，主要包括流量调节阀前温度控制器24、测试冷凝器进口温度控制器5、储液器出口温度控制器16、制冷剂供应系统压缩机回气温度控制器36。制冷剂供应系统由制冷剂供应系统压缩机1提供制冷剂循环动力。通过调节压缩机转速和流量调节阀来调节制冷剂流量。测试蒸发器和测试冷凝器在测试器换热性能时放在恒温、恒湿、空气流量可控的风道中。

一种流量可调节的冰箱换热器性能测试系统的控温制冷系统，按照制冷剂的流动方向依次主要包括：控温压缩机39、控温制冷系统冷凝器40、控温制冷系统储液器41、控温制冷系统干燥过滤器42、膨胀阀45、20、46、控温蒸发器、控温压缩机回气温度控制器38和控温制冷系统压缩机回气控温电加热器37。制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器设有旁通阀47，以便于使得蒸发器和冷凝器性能测试时能够快速达到所设定的工况参数，并保持稳定。控温蒸发器包括过冷器中控温蒸发器、储液器中控温蒸发器和制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器、45、20、46三个膨胀阀分别设置在这三个蒸发器的入口，以控制进入这三个蒸发器的制冷剂流量。

测试冷凝器/蒸发器性能时，开启控温制冷系统和制冷剂供应系统，根据测试冷凝器的测试工况参数要求调整制冷剂供应系统压缩机1的转速和流量控制阀26的开度，直到测试冷凝器/蒸发器的工况参数满足要求，并达到稳定，开始记录并计算测试冷凝器/蒸发器的工况参数和性能参数。

所述的一种流量可调节的冰箱换热器性能测试系统在测试冷凝器和蒸发器性能时步骤如下：

测试冷凝器性能时，关闭测试蒸发器出口截止阀32、测试冷凝器入口截止阀8、测试冷凝器旁通阀9，被测试冷凝器放置于恒温、恒湿、空气流量可控的风道中，与制冷剂供应机组的测试冷凝器入口截止阀8和测试冷凝器出口截止阀11相连接，并排空其内部空气后，打开测试冷凝器入口截止阀8、测试冷凝器出口截止阀11、测试蒸发器旁通阀31。根据测试冷凝器进口温度与设定温度的差值大小，可以开启或关闭制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器旁通阀47，以保证冷凝器的测试工况参数迅速达到设定值并维持稳定。测试冷凝器性能时，开启控温制冷系统和制冷剂供应系统，根据测试冷凝器的测试工况参数要求调整制冷剂供应系统压缩机1的转速和流量控制阀26的开度，直到测试冷凝器的工况参数满足要求，并达到稳定，开始记录并计算测试冷凝器的工况参数和性能参数。

测试蒸发器性能时，关闭测试冷凝器出口截止阀11、测试蒸发器入口截止阀29、测试蒸发器旁通阀31，被测试蒸发器放置于恒温、恒湿、空气流量可控的风道中，与制冷剂供应机组的测试蒸发器入口截止阀29和测试蒸发器出口截止阀32相连接，并排空其内部空气后，打开测试蒸发器入口截止阀29、测试蒸发器出口截止阀32、测试冷凝器旁通阀9。根据测试蒸发器进口温度与设定温度的差值大小，可以开启或关闭制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器旁通阀47，以保证蒸发器的测试工况参数迅速达到设定值并维持稳定。测试蒸发器性能时，开启控温制冷系统和制冷剂供应系统，根据测试冷凝器的测试工况参数要求调整制冷剂供应系统压缩机1的转速和流量控制阀26的开度，直到测试冷凝器的工况参数满足要求，并达到稳定，开始记录并计算测试蒸发器的工况参数和性能参数。

Claims (6)

1.一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统的制冷剂供应系统按照制冷剂的流动方向依次主要包括：制冷剂供应系统压缩机、油分离器、制冷剂供应系统压缩机排气冷却器、测试冷凝器进口蒸气控温电加热器、测试冷凝器入口截止阀、测试冷凝器、测试冷凝器出口截止阀、辅助冷凝器、储液器、储液器控温电加热器、过冷器、干燥过滤器、质量流量计、过冷器控温电加热器、流量调节阀、测试蒸发器入口截止阀、测试蒸发器、测试蒸发器出口截止阀、电加热蒸发器；测试冷凝器入口截止阀和测试冷凝器出口截止阀之间设置测试冷凝器旁通阀，测试蒸发器入口截止阀和测试蒸发器出口截止阀之间设置测试蒸发器旁通阀；为了测试冰箱换热器性能的需要，制冷剂供应系统中设置了必要的温度传感器和压力传感器，主要包括测试蒸发器入口温度传感器、测试蒸发器出口温度传感器、测试冷凝器入口温度传感器、测试冷凝器出口温度传感器、测试蒸发器入口压力传感器、测试蒸发器出口压力传感器、测试冷凝器入口压力传感器、测试冷凝器出口压力传感器、流量调节阀入口温度传感器和流量调节阀入口压力传感器；为了维持制冷剂供应系统中制冷剂流量、压力和温度的稳定，还设置了多个温度控制器，主要包括流量调节阀前温度控制器、测试冷凝器进口温度控制器、储液器出口温度控制器、制冷剂供应系统压缩机回气温度控制器；通过调节压缩机转速和流量调节阀来调节制冷剂流量；一种流量调节方便的冰箱换热器性能测试系统的控温制冷系统，按照制冷剂的流动方向依次主要包括：控温压缩机、控温制冷系统冷凝器、控温制冷系统储液器、控温制冷系统干燥过滤器、膨胀阀、控温蒸发器、控温压缩机回气温度控制器和控温压缩机回气控温电加热器；制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器设有旁通阀，以便于使得蒸发器和冷凝器性能测试时能够快速达到所设定的工况参数，并保持稳定；控温蒸发器包括过冷器中控温蒸发器、储液器中控温蒸发器和制冷剂供应系统压缩机排气冷却器中蒸发器，三个膨胀阀分别设置在这三个蒸发器的入口，以控制进入这三个蒸发器的制冷剂流量。

2.如权利要求1所述的压缩机是一种频率可调节的动力驱动装置，通过调节压缩机转速和流量调节阀来调节进入测试换热器的制冷剂流量。

3.如权利要求1所述的电加热蒸发器是一种加热功率恒定，加热时间可控的电加热装置，在测试冷凝器时使用，并在测试蒸发器时可作为辅助蒸发器以适应不同测试工况的需要。

4.如权利要求1所述的制冷剂供应系统压缩机排气冷却器是一种套管式换热器，与测试冷凝器进口蒸气控温电加热器共同作用控制测试冷凝器入口过冷度。

5.如权利要求1所述的过冷器，保证进入质量流量计和流量调节阀的制冷剂均为液体。

6.如权利要求1所述的质量流量计是液体流量计，测量制冷剂供应系统中液体制冷剂流量。