发明内容
本发明的目的是模拟多温区运输制冷机组的实际运行环境工况条件,准确地测试多个不同温区测试房间的任一壁面在运行环境工况条件下的传热特性,从而为多温区运输制冷机组的性能测试提供依据,为此提供了一种多温区运输制冷机组性能测试试验装置,该装置的具体方案为:
多温区运输制冷机组性能测试试验装置,包括多个封闭保温的且依次相邻设置的测试房间、包围所有测试房间作为模拟环境的外环境间,试验装置还包括给每个测试房间空气加热的制热模块、测量每个测试房间内温度的第一测温模块;所述外环境间上设置有用于调节外环境间内空气状态的空气处理模块,内侧设置有用于测量外环境间温度的第二测温模块;待检测的多温区运输制冷机组可给每个测试房间的空气进行冷却。
优化的,待检测的多温区运输制冷机组包括设置在外环境间的冷凝单元、分别设置在各测试房间内的蒸发器,所述冷凝单元通过制冷剂连接管与设置在每个测试房间内的蒸发器分别相连;所述第一测温模块包括位于各测试房间内蒸发器回风口处的回风口温度传感器。
优化的,所述第二测温模块包括设置在外环境间且位于冷凝单元进风口处的进风口温度传感器。
优化的,每个所述蒸发器的出风口处设置有匀风挡板。
优化的,所述第一测温模块包括均匀设置在每个测试房间空间内的多个室内温度传感器,每个室内温度传感器与靠近其的三个壁面均为设定距离。
优化的,所述第二测温模块包括多个室外温度传感器,每个所述室外温度传感器分别设置在与其靠近的测试房间外侧壁中心向外设定距离处。
优化的,所述制热模块包括在外环境间内且位于对应的测试房间外的第一电路,所述第一电路包括串联设置的供电控制单元、耗电量测量表、电流表,还包括与第一电路输出端连接电加热器。
优化的,还包括控制模块,所述控制模块包括多个对应端口分别与待检测的多温区运输制冷机组、制热模块、空气处理模块、第一测温模块和第二测温模块连接。
为了确定获取待检测的多温区运输制冷机组的制冷性能,包括用于确定测试房间的漏热系数的校准试验和为检测待检测的多温区运输制冷机组的制冷性能的性能试验,其中校准试验的计算方法如下:
式中:u
A表示测试房间壁面单位面积漏热系数;A表示置于外环境间的测试房间的壁面的总表面积;U
A表示测试房间总漏热系数;n表示测试房间数量;Q
c表示校准试验时,达到稳定状态后从n个测试房间泄露到外环境间的总漏热量;
表示校准试验时,达到稳定状态后测试房间内平均温度;
表示校准试验时,达到稳定状态后外环境间内平均温度;t
c表示校准试验时,达到稳定状态后的数据记录时间;E
c,j表示时间t
c内第j个测试房间内电热器、风扇电机和其他设备所消耗的电能。
待检测的多温区运输制冷机组在温区j的制冷性能计算方法如下:
Qs,j=Es,j/ts
式中:
Q
j表示制冷机组在温区j的制冷量,即待检测的多温区运输制冷机组在第j个测试房间内的制冷量;Q
s,j表示性能试验时,达到稳定状态后第j个测试房间的加热量;t
s表示性能试验时,达到稳定状态后的数据记录时间;E
s,j表示时间t
s内第j个测试房间内电热器、风扇电机和其他设备所消耗的电能;
表示性能试验时,达到稳定状态后外环境间内平均温度;
表示性能试验时,达到稳定状态后第j个测试房间内平均温度;A
o,j表,示第j个测试房间与外环境间相连的壁面的表面积;
表示性能试验时,达到稳定状态后与第j个测试房间相邻的测试房间k内平均温度;A
k,j表示第j个测试房间与相邻的测试房间k共用的壁面的表面积;m表示与第j个测试房间相邻的测试房间的数量。
本发明的优点在于:
(1)本试验装置采用多个测试房间外套外环境间的模式,由多个测试房间的壁面传热并建立热平衡,从而达到测试多温区运输制冷机组性能的目的。
(2)本试验装置建立了关于多温区运输制冷机组制冷量和测试房间内发热源、外部漏热源的平衡关系,测试精确度高。
(3)本试验装置功能较强,不但适用于多温区运输制冷机组的性能测试试验,而且还适用于测试多温区运输制冷机组的不同运行工况条件下的可靠性、系统匹配特性等。
(4)本试验装置能满足各种类型多温区运输制冷机组性能的测试。
具体实施方式
如图1所示,多温区运输制冷机组性能测试试验装置,包括多个封闭保温的且依次相邻设置的测试房间30、包围所有测试房间30作为模拟环境的外环境间10。
试验装置还包括给每个测试房间30空气加热的制热模块、第一测温模块,所述第一测温模块用于测量每个测试房间30内的空气温度。所述外环境间上设置有用于调节外环境间内空气状态的空气处理模块20和控制模块,内侧设置有用于测量外环境间温度的第二测温模块,所述第二测温模块用于测量外环境间10内的温度。
其中待检测的多温区运输制冷机组包括冷凝单元41、蒸发器42、制冷剂连接管43和节流膨胀机构44。待测试多温区运输制冷机组的运行属于典型蒸气压缩制冷循环,制冷剂蒸气经冷凝单元41中的压缩机压缩后形成高温高压的蒸气,高温高压的蒸气进入冷凝器进行冷凝形成高压的制冷剂液体,高压的制冷剂液体经不同温区的节流膨胀机构44节流膨胀后形成低压制冷剂液体,低压制冷剂液体进入不同蒸发器42吸收相应测试房间30内的热量后变成低压制冷剂蒸气,低压制冷剂蒸气再进入压缩机进行压缩,完成一个蒸气压缩制冷循环。
在该实施例中,包括3个测试房间30,多个封闭的测试房间30可以很好的模拟多温区制冷运输机组使用过程中的多个温区使用环境。
测试房间30的各个壁面由无孔隔热库板拼接而成。测试房间30设有门,便于安装待测试多温区制冷运输机组的蒸发器42,测试房间30的门的材质与测试房间30壁面的材质一致。测试房间30充分密闭以尽量减少与外环境空气的热交换,测试房间30中的漏热量尽量小,确保测试的准确性。测试房间30的大小可根据需求调整。若待测试的运输制冷机组的冷凝单元41安装于一个测试房间30的壁面,则该壁面上设有开口,该开口在进行制冷性能试验时用于安装待测试的运输制冷机组的冷凝单元41和对应的蒸发器42,该开口在进行校准试验试验时由壁塞34密封,确保测试房间30充分密封,所述壁塞34的材质与测试房间30其他壁面的材质保持一致。
所述控制模块包括多个对应端口分别与待检测的多温区运输制冷机组、制热模块、空气处理模块20、第一测温模块和第二测温模块连接。控制模块通过第一测温模块和第二测温模块获取各检测点处的温度,然后来分别控制空气处理模块20和制热模块的工作状态。比如在进行测试时,控制处理模块在控制模块的控制下,使得外环境间内的空气达到设定的温度和湿度(即真实再现实际的外界环境,比如夏天以及冬天的温度和湿度),从而使得待测试多温区制冷运输机组按照设定的外界环境条件运行,以得到真实的测试环境,从而获得反应实际工作状况的测试数据。由此可见,本试验装置采用多个测试房间30外套外环境间的模式,由多个测试房间30的壁面传热并建立热平衡,从而达到测试多温区运输制冷机组性能的目的。本试验装置结构简单,易于维修控制。待检测的多温区运输制冷机组包括设置在外环境间的冷凝单元41、分别设置在各测试房间30内的蒸发器42,所述冷凝单元41通过制冷剂连接管43与设置在每个测试房间30内的蒸发器42分别相连;每个所述蒸发器42的出风口处设置有匀风挡板33。所述第一测温模块包括位于各测试房间30内蒸发器42回风口处的回风口温度传感器53。所述第二测温模块包括设置在外环境间10且位于冷凝单元41进风口处的进风口温度传感器52。进风口温度传感器52和回风口温度传感器53均均匀对应设置在冷凝单元41进风口处和蒸发器42回风口处。在该方案中,分别均匀布置有8个回风口温度传感器53和8个进风口温度传感器52。
所述第一测温模块还包括均匀设置在每个测试房间30空间内的多个室内温度传感器51,每个室内温度传感器51与靠近其的三个壁面均为设定距离。在该方案中,每个室内温度传感器51均设置在对应的测试房间30内靠近其的三个内壁面向内1/4长、1/4宽、1/4高的位置处。
所述第二测温模块包括多个室外温度传感器50,每个所述室外温度传感器50分别设置在与其靠近的测试房间30外侧壁中心向外设定距离处。在该方案中,该设定距离为150mm处。
所述制热模块包括在外环境间内且位于对应的测试房间30外的第一电路,所述第一电路包括串联设置的供电控制单元60、耗电量测量表61、电流表62,还包括与第一电路输出端连接电加热器32。
装置还包括风机31,风机31设置在相应的测试房间30内,面向电加热器32设置,这样风机能够将热量加速循环,从而加速测试房间30内的气流循环,提升测试房间30温度场的均匀性,确保测试的准确性。下面结合附图1详细说明本试验装置的工作过程:
首先将多个测试房间30、外环境间10建造完毕,然后将空气处理模块20、各测试房间30内的风机31和电加热器32均安装就位。
1.开展校准试验
1)关闭所有测试房间30的门,并用壁塞34密封测试房间30上安装待测试多温区运输制冷机组的开口。
2)开启每个测试房间30中设置的风机31和电加热器32,使外环境间中空气的温度和每个量热计测试房间30中空气的温度的温差符合最低温差要求,并在此状态下至少维持5小时。
3)通过室外温度传感器50测量外环境间中各个温度测点的温度,通过室内温度传感器51测量测试房间30中各个温度测点的温度,通过供电控制单元60调节电加热器32的输入功率,并使每个室外温度测点和每个室内温度测点处的温度控制和保持在设定的范围内,达到稳定状态。
4)当达到稳定状态时,在设定时间段内完成每个室外温度传感器50和每个室内温度传感器51的数据记录,并同时使用耗电量测量表61测量设定时间段内每个测试房间30内风机31和电加热器32的总输入功耗,通过上述测量数据可以计算获得测试房间30的漏热系数。
2.性能试验
完成校准试验,确定了测试房间30的漏热系数后,可开展待测试多温区运输制冷机组的性能测试。
1)取下测试房间30上的壁塞34,将待测试多温区运输制冷机组安装到位,相应的蒸发器42安装于对应的量热计测试房间30内,并按照制造商规定的方式使用制冷剂连接管43将各蒸发器42与冷凝单元41连接好,关闭所有测试房间30的门。
2)启动待测试多温区运输制冷机组,机组以制造商设定的运行模式运行,并开启每个测试房间30中设置的风机31和电加热器32,并开启外环境间中的空气处理模块20,使外环境间中空气的温度和湿度均达到设定值。
3)通过室外温度传感器50测量外环境间10中各个温度测点的温度,通过室内温度传感器51测量测试房间30中各个温度测点的温度,通过进风口温度传感器52测量待测试多温区运输制冷机组的冷凝单元41的进气温度,通过各个回风口温度传感器53分别测量待测试多温区运输制冷机组相应的多个蒸发器42的回风温度,通过供电控制单元60调节电加热器32的输入功率,并使每个室外温度传感器50、每个室内温度传感器51、冷凝单元41进风口温度传感器52和各个蒸发器42回风口温度传感器53测量的温度值控制和保持在设定的范围内,达到稳定状态。
4)当达到稳定状态时,在设定时间段内完成每个室外温度传感器50和每个室内温度传感器51的数据记录,并同时使用耗电量测量表61测量设定时间段内每个测试房间30内风机31和电加热器32的总输入功耗,通过上述测量数据以及校准试验确定的测试房间30的漏热系数计算待测试多温区运输制冷机组的总制冷量和每个蒸发器42的制冷量,从而得出待测试多温区运输制冷机组的制冷性能。
如图2所示,其中校准试验的计算方法如下:
式中:
uA表示测试房间30壁面单位面积漏热系数,单位为瓦每摄氏度每平方米(W/℃/m2);
A表示置于外环境间的测试房间30的壁面的总表面积,单位为平方米(m2);
UA表示测试房间30总漏热系数,单位为瓦每摄氏度(W/℃);
n表示测试房间30数量;
Qc表示校准试验时,达到稳定状态后从n个测试房间30泄露到外环境间的总漏热量,单位为瓦(W);
表示校准试验时,达到稳定状态后测试房间30内平均温度,单位为摄氏度(℃);
表示校准试验时,达到稳定状态后外环境间内平均温度,单位为摄氏度(℃);
tc表示校准试验时,达到稳定状态后的数据记录时间,单位为小时(h);
Ec,j表示时间tc内第j个测试房间30内电热器、风扇电机和其他设备所消耗的电能,单位为瓦时(W·h)。
如图3所示,第j个测试房间的制冷性能计算方法如下:
Qs,j=Es,j/ts
式中:
Qj表示制冷机组在温区j的制冷量,即待检测的多温区运输制冷机组在第j个测试房间内的制冷量;单位为瓦(W);
Qs,j表示性能试验时,达到稳定状态后第j个测试房间的加热量,单位为瓦(W);
ts表示性能试验时,达到稳定状态后的数据记录时间,单位为小时(h);
Es,j表示时间ts内第j个测试房间内电热器、风扇电机和其他设备所消耗的电能,单位为瓦时(W·h);
表示性能试验时,达到稳定状态后外环境间内平均温度,单位为摄氏度(℃);
表示性能试验时,达到稳定状态后第j个测试房间内平均温度,单位为摄氏度(℃);
Ao,j表示第j个测试房间与外环境间相连的壁面的表面积,单位为平方米(m2);
表示性能试验时,达到稳定状态后与第j个测试房间相邻的第k个测试房间30内的平均温度,单位为摄氏度(℃);
Ak,j表示第j个测试房间与相邻的第k个测试房间30共用的壁面的表面积,单位为平方米(m2);
m表示与第j个测试房间相邻的测试房间30的数量。对于置于外区的测试房间30(如图示温区1和温区n),m=1;对于置于内区的测试房间30,m=2。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已,并不用以限制本发明创造,凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明创造的保护范围之内。