CN109991027A - 一种低温风冷换热器性能检测试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种低温风冷换热器性能检测试验台，包括回流式风洞、温湿调节组件、冷冻机组和控制柜，温湿调节组件和冷冻机组在控制柜的控制下，实现对风洞内风速、温度、湿度高精度调节。本发明具有温度、湿度、风速调节范围大、控制精度高等优点，可适用于低温、湿度浓度大的环境下，特别地用于研究结霜情形下换热器性能的研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器性能检测试验台，尤其是涉及一种低温风冷换热器性能检测试验台。
背景技术
换热器作为两种流体交换热量的重要设备而被广泛应用于国民生产的各个环节，如在化工、石油、动力、食品、空调、锅炉及其它许多工业生产中占有重要地位，应用广泛。
近年来，能源与材料费用的不断增长，节能减排已成为我国重要战略的举措，极大地推动了对高效节能换热器的研究，因此，换热器设计理论系统和标准对于强化换热和节能意义重大。
换热器阻力、传热能力、机械性能及经济性能是换热器重要性能指标，而在制冷系统中，蒸发器和冷凝器的换热特性好坏对整个制冷系统的能耗以及性能评价，具有举足轻重的作用。
目前，现有技术的换热器性能试验台测试换热器主要存在以下问题：精度低，测试范围小，不能用于低温度、高湿度的状态下换热器性能的测试，尤其不能用于结霜的情况下，对换热器性能的检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种温湿控制范围大、控制精度高的低温风冷换热器性能检测试验台。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种低温风冷换热器性能检测试验台，包括回流式风洞和温湿调节装置，所述回流式风洞内形成闭合式流道，且所述回流式风洞包括其内部放置有试验件的测试段，所述温湿调节装置包括温湿调节组件、冷冻机组和控制柜，所述温湿调节组件位于所述回流式风洞形成的流道之间且与流道相通；所述冷冻机组与控制柜相连且与控制柜集成于一箱体内，所述冷冻机组与测试段相连通，所述控制柜与温湿调节组件相连，所述冷冻机组和温湿调节组件配合调节所述测试段内试验件所处的温湿度。
优选地，所述回流式风洞包括首尾相连形成闭合回路的所述测试段、第一扩散段、第二扩散段、动力段、第三扩散段、稳定段和收缩段，所述温湿调节组件设置第三扩散段和稳定段之间，且两端分别与第三扩散段和稳定段相通；且所述第一扩散段与第二扩散段之间、第二扩散段与动力段之间、第三扩散段和温湿调节组件之间、温湿调节组件之间和稳定段之间均设置一拐角。
优选地，每一所述拐角内设置数量不同的导流片。
优选地，所述动力段包括风扇和罩设在风扇外的风扇整流罩。
优选地，所述稳定段包括沿收缩段向温湿调节组件方向分布的至少一层阻尼网和蜂窝器。
优选地，所述温湿调节组件包括加湿器，及沿第三扩散段至稳定段方向依次分布的电加热器、挡水板和蒸发器，所述加湿器和电加热器均与控制柜相连。
优选地，所述冷冻机组包括压缩机、冷凝器和干燥过滤器，所述压缩机内具有制冷剂，所述压缩机将制冷剂压缩后依次经冷凝器和干燥过滤器冷却、干燥过滤。
优选地，还包括冷却塔和水泵，所述水泵两端通过出水管道分别与冷却塔和冷冻机组相连，所述冷冻机组通过回水管道与冷却塔相连，且所述冷却塔、水泵和冷冻机组通过所述出水管道和回水管道连接形成对冷冻机组的循环水冷系统。
优选地，所述风洞的流道内还设置有与控制柜相连的温度传感器和湿度传感器。
优选地，所述检测试验台的外部包裹保温层。
本发明的有益效果是：
1、本试验台将闭口回流式风洞和温湿调节系统结合起来，主要致力于对低温、湿度浓度大的环境下对换热器性能的研究，特别地用于研究结霜情形下换热器性能的研究，具有温度、湿度、风速调节范围大，且对这三者控制精度高的优点。
2、本试验台的风速控制范围：0.3～10m/s，风速控制精度：小于0.5％F.S(全量程)；温度控制范围：-25℃～55，温度测量精度：≤±0.1℃，控制精度：≤±0.3℃；湿度控制范围：50～95％。
3、本试验台采用回流式闭口型式，具有不受外环境干扰，效率高，能量损失少，流场性能好等优点。
4、本试验台为了与外环境隔离，防止能量损失，在本装置的外部均包裹保温层，隔绝外部环境的干扰，提高系统的测量精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明温湿调节组件的结构示意图；
图3是本发明冷冻机组的结构示意图。
附图标记：
1、测试段，2、第一扩散段，3、第一拐角，4、第二扩散段，5、第二拐角，6、动力段，61、风扇，62、风扇整流罩，7、第三扩散段，8、冷却塔，9、水泵，10、第三拐角，11、温湿调节组件，111、电加热器，112、挡水板，113、蒸发器，12、第四拐角，13、稳定段，131、阻尼网，132、蜂窝器，14、收缩段，15、冷冻机组，151、压缩机，152、冷凝器，153、冷凝器，16、控制柜。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种低温风冷换热器性能检测试验台，将温湿度调节装置和回流式风洞结合起来，创造一种温度低、湿度浓度高的环境，用于研究此环境下换热器性能，尤其观察研究在结霜情形下换热器的性能，检测其阻力和传热性能、机械性能等是否达标。
如图1所示，本发明实施例所揭示的一种低温风冷换热器性能检测试验台，包括回流式风洞、温湿调节组件11、冷冻机组15、控制柜16、冷却塔8和水泵9，温湿调节组件11和冷冻机组15在控制柜16的控制下，实现对风洞内风速、温度、湿度高精度调节。
其中，回流式风洞主要包括沿形成的闭合回路的逆时针方向依次分布的测试段1、第一扩散段2、第一拐角3、第二扩散段4、第二拐角5、动力段6、第三扩散段7、第三拐角10、第四拐角12、稳定段13和收缩段14，测试段1内放置有试验件(如本发明的换热器，图未示)，用于测试冷热交换器性能，如蒸发器、冷凝器芯体的换热效率以及换热器的翅片型式对结霜的影响等一系列性能测试。本实施例中，测试段1的截面为一矩形截面(截面面积如可以是但限于是1200×1000mm的)，侧面设有观察窗(图未示)，可直观观察试验件的试验情况。
第一至第三扩散段2、4、7的主要功能是用于降低气流速度，提高气流静压，达到气流动能转化为势能的目的，减少气流损失。
第一至第四的四个拐角段3、5、10、12，一方面是用于形成闭合回路所需，另一方面主要是为了防止气流分离，改善气流的流动和减少损失。优选地，本实施例在拐角3、5、10、12内设计了数量不同的导流片(图未示)，用于对气流导向，减少气流的损失。
动力段6是本试验台的动力来源，本实施例中，动力段6包括风扇61和罩设在风扇61外的风扇整流罩62，其中风扇61选用定制的轴流低噪声风扇，具有效率高、噪声低、风速均匀等特点；风扇整流罩62控制进入风扇61内的风速，保证风扇61处于最佳的前进比下运转。
稳定段13内设置至少一层阻尼网131(如优选设置3层阻尼网131)和一个蜂窝器132等整流装置，阻尼网131和蜂窝器132沿收缩段14向第四拐角12方向分布，稳定段13大大降低了湍流度，使收缩段14入口及测试段1的气流均匀，提高其气流品质。
收缩段14的功能是均匀加速气流，使其满足测试段1的流速要求。本实施例中，收缩段14是横截面往测试段1方向逐渐收缩的曲面，收缩段14入口(即为靠近稳定段13的端口)优选为3m×2.5m，出口(即为靠近测试段1的端口)优选为1.2m×1.0m，当然收缩段14入、出口的尺寸可以根据实际需要设计。
本试验台风洞采用回流式闭口式，具有不受外环境干扰，效率高，能量损失少，流场性能好等优点。
结合图2所示，温湿调节组件11用于对本试验台的温度和湿度进行精确调节控制。具体地，本实施例中，温湿调节组件11位于风洞的第三拐角10和第四拐角12之间，其具体包括加湿器(图未示)，及沿第三拐角10至第四拐角12方向依次分布的电加热器111、挡水板112和蒸发器113，其中，加湿器和电加热器111均与控制柜16相连，加湿器是根据环境温度的需要对试验台做加湿处理；电加热器111是根据环境温度的需要对试验台做加热处理；挡水板112是对制冷剂做干燥过滤处理；蒸发器113是将液态制冷剂吸热成低温低压蒸汽。
冷冻机组15通过管道与风洞的测试段1相连通，其与温湿调节组件11配合，用于对系统降温制冷。具体地，结合图3所示，本实施例中，冷冻机组15包括压缩机151、冷凝器152和干燥过滤器153，制冷时，冷冻机组15内的压缩机151将制冷剂压缩成高温高压气体经过冷凝器152后，制冷剂冷却放热成常温高压液体，再由干燥过滤器153对制冷剂做干燥过滤处理，然后对制冷剂进行降压处理，制冷剂就成为低温低压液体，制冷剂再经温湿调节组件11内的蒸发器113吸热变成低温低压气体，蒸发器113吸热对外界环境降温，就达到对整个系统的制冷效果。
控制柜16与冷冻机组15和温湿调节组件11均相连，用于根据冷冻机组15和温湿调节组件11的反馈对整个装置的温湿度进行调整控制。本实施例中，控制柜16与冷冻机组15集成于一箱体内。
另外，风洞的流道内还设置有与控制柜16相连的温度传感器(图未示)和湿度传感器(图未示)。
冷却塔8与水泵9结合，为冷冻机组15的压缩机151进行冷却及给冷凝器152提供冷却水。具体地，本实施例中，冷却塔8包括冷却风机，冷却塔8通过出水管道与水泵9相连通，水泵9经出水管道与冷冻机组15相连通；冷冻机组15通过回水管道与冷却塔8相连通，这样，冷却塔8、水泵9和冷冻机组15通过出水管道和回水管道连接形成对冷冻机组15的闭合的循环水冷系统。其中，冷却塔8一方面用于对冷冻机组15的压缩机151进行冷却，防止压缩机151反复工作，产生的热量不及时散去，损害压缩机151；另一方面也为冷冻机组15的冷凝器152提供冷却水。
另外，为了与外环境隔离，防止能量损失，在本试验台的外部均包裹保温层(图未示)，隔绝外部环境的干扰，提高系统的测量精度。
本试验台的工作原理为：风洞通过动力段6的风扇61运转控制，在流道内产生风速，用户设定目标温度、湿度，控制柜16根据设定温度驱动控制温湿调节组件11的电加热器111、加湿器(图未示)和冷冻机组15的压缩机151工作，再根据流道内的温度传感器、湿度传感器的反馈，反复调节电加热器111的功率和加湿器的加热功率，直到达到设定的温度和湿度。
本试验台风速、温度、湿度控制精度高且控制范围大，风速控制范围可达：0.3～10m/s，风速控制精度：小于0.5％F.S；温度控制范围可从：-25℃～55℃，温度测量精度：≤±0.1℃，控制精度：≤±0.3℃；湿度控制范围可从：50％～95％。
且本试验台的测试段1满足各种类型的换热器、蒸发器芯体、冷凝器芯体试验件测试，以换热器为测试段1试验件为例，控制柜16提供换热器所需的载冷剂(如乙二醇)，通过调节本本试验台风洞流道内的温度和湿度，使测试段1处于不同的温度和湿度工况下，来测试换热器以乙二醇载冷剂为介质循环系统的换热器的传热能力和阻力等性能，特别是在结霜条件下换热器的性能。
需要说明的是，控制柜与冷冻机组的制冷原理其具体结构可参照现有的空调制冷系统结构，本设计的创新点主要在于将这些温湿调节装置与回流式风洞相结合，以及温湿调节装置与风洞的位置结构设计。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，包括回流式风洞和温湿调节装置，所述回流式风洞内形成闭合式流道，且所述回流式风洞包括其内部放置有试验件的测试段，所述温湿调节装置包括温湿调节组件、冷冻机组和控制柜，所述温湿调节组件位于所述回流式风洞形成的流道之间且与流道相通；所述冷冻机组与控制柜相连且与控制柜集成于一箱体内，所述冷冻机组与测试段相连通，所述控制柜与温湿调节组件相连，所述冷冻机组和温湿调节组件配合调节所述测试段内试验件所处的温湿度。
2.根据权利要求1所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，所述回流式风洞包括首尾相连形成闭合回路的所述测试段、第一扩散段、第二扩散段、动力段、第三扩散段、稳定段和收缩段，所述温湿调节组件设置第三扩散段和稳定段之间，且两端分别与第三扩散段和稳定段相通；且所述第一扩散段与第二扩散段之间、第二扩散段与动力段之间、第三扩散段和温湿调节组件之间、温湿调节组件之间和稳定段之间均设置一拐角。
3.根据权利要求2所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，每一所述拐角内设置数量不同的导流片。
4.根据权利要求2所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，所述动力段包括风扇和罩设在风扇外的风扇整流罩。
5.根据权利要求2所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，所述稳定段包括沿收缩段向温湿调节组件方向分布的至少一层阻尼网和蜂窝器。
6.根据权利要求2所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，所述温湿调节组件包括加湿器，及沿第三扩散段至稳定段方向依次分布的电加热器、挡水板和蒸发器，所述加湿器和电加热器均与控制柜相连。
7.根据权利要求1所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，所述冷冻机组包括压缩机、冷凝器和干燥过滤器，所述压缩机内具有制冷剂，所述压缩机将制冷剂压缩后依次经冷凝器和干燥过滤器冷却、干燥过滤。
8.根据权利要求7所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，还包括冷却塔和水泵，所述水泵两端通过出水管道分别与冷却塔和冷冻机组相连，所述冷冻机组通过回水管道与冷却塔相连，且所述冷却塔、水泵和冷冻机组通过所述出水管道和回水管道连接形成对冷冻机组的循环水冷系统。
9.根据权利要求1所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，所述风洞的流道内还设置有与控制柜相连的温度传感器和湿度传感器。
10.根据权利要求1所述的一种低温风冷换热器性能检测试验台，其特征在于，所述检测试验台的外部包裹保温层。
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