CN111896287A - 一种换热器测试台架及其使用方法 - Google Patents

一种换热器测试台架及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种换热器测试台架及其使用方法，包括压缩机单元、辅助冷凝器单元、制冷剂计量单元和辅助蒸发器单元，上述组件顺次连通并形成完整的回路；压缩机单元具有吸气侧和排气侧，为制冷剂提供循环的动力；辅助冷凝器单元的制冷剂输入端与压缩机单元的排气端连通；制冷剂计量单元的输入端与冷凝器单元的制冷剂输出端连通；制冷剂计量单元的输出端定量输出该汽液两相的制冷剂；辅助蒸发器单元的制冷剂输入端与制冷剂计量单元的输出端连通，其输出端与压缩机单元的吸气侧连通；在对待测换热器进行性能测试时，将对应的待测冷凝器单元或者待测蒸发器单元接入回路中；制冷剂计量单元可调节回路中的制冷剂的供应量。

Description

一种换热器测试台架及其使用方法
技术领域
本发明涉及换热器性能测试技术领域，尤其涉及一种换热器测试台架及其使用方法。
背景技术
蒸发器和冷凝器是两种不同功能的换热器，分别是蒸汽压缩式制冷循环及吸收式制冷循环等场合使用的核心换热设备，其在暖通空调、食品冷藏、冷冻干燥、低温换热以及化工换热等领域有着广泛的应用。
蒸发器与冷凝器在设计阶段必须在专用测试台架上进行换热量测试，以校核其换热量及水腔阻力等参数。由于蒸发器与冷凝器原理的差异性，目前针对二者的测试台架为单独设计与建造，测试设备无法通用；且为了避免低负荷工况蒸发器和管路回油能力下降导致压缩机出现缺油、烧毁等问题，台架测试容量较为固定，导致台架设计及建造成本较高、体系较复杂，待测换热器适用范围很有限。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种可适用于蒸发器与冷凝器、容量可以调节的共用型的换热器测试台架及其使用方法。
一方面，本发明提供了一种换热器测试台架，包括
压缩机单元(1)，具有吸气侧和排气侧，压缩机单元(1)从吸气侧吸取气态制冷剂并加压后从排气侧排出，并为制冷剂提供循环的动力；
辅助冷凝器单元(2)，其制冷剂输入端与压缩机单元(1)的排气端连通，辅助冷凝器单元(2)将输入的气态制冷剂进行冷凝后，经其制冷剂输出端排出；
制冷剂计量单元(3)，其输入端与辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输出端连通；制冷剂计量单元(3)将制冷剂进行过冷冷凝、干燥和节流膨胀，得到汽液两相的制冷剂，制冷剂计量单元(3)的输出端定量输出该汽液两相的制冷剂；
辅助蒸发器单元(4)，其制冷剂输入端与制冷剂计量单元(3)的输出端连通，其输出端与压缩机单元(1)的吸气侧连通，蒸发器单元将送入的汽液两相的制冷剂蒸发为气态制冷剂，并送入压缩机单元(1)的吸气侧；压缩机单元(1)、辅助冷凝器单元(2)、制冷剂计量单元(3)和辅助蒸发器单元(4)顺次连通并形成完整的回路；
待测冷凝器单元(5)或者待测蒸发器单元(6)以及第一调温水箱(7)和第二调温水箱(8)；在对待测换热器进行性能测试时，将对应的待测冷凝器单元(5)或者待测蒸发器单元(6)接入回路中，并向其输入制冷剂；第一调温水箱(7)分别为辅助冷凝器单元(2)、制冷剂计量单元(3)、辅助蒸发器单元(4)或者待测冷凝器单元(5)提供换热用水；第二调温水箱(8)为待测冷凝器单元(5)或者待测蒸发器单元(6)提供换热用水；所述制冷剂计量单元(3)可调节回路中的制冷剂的供应量。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述制冷剂计量单元(3)包括第一输入支路(31)、第二输入支路(32)和第一膨胀阀(33)，第一输入支路(31)的输入端和第二输入支路(32)的输入端选择性的与辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输出端连通，且待测冷凝器单元(5)的制冷剂输出端选择性的与第一输入支路(31)的输入端连通；第一输入支路(31)的输出端与第一膨胀阀(33)的输入端连通，第二输入支路(32)的输出端选择性的与第一膨胀阀(33)的输入端连通，第一膨胀阀(33)的输出端选择性的与辅助蒸发器单元(4)或者待测蒸发器单元(6)的制冷剂输入端连通；待测蒸发器单元(6)的制冷剂输出端选择性的与压缩机单元(1)的吸气侧连通；
第一输入支路(31)包括过冷器(311)、第一储液装置(312)、第一干燥装置(313)和质量流量计(314)，过冷器(311)、第一储液装置(312)、第一干燥装置(313)和质量流量计(314)依次连通，过冷器(311)的制冷剂输入端作为第一输入支路(31)的输入端，质量流量计(314)的输出端作为第一输入支路(31)的输出端；过冷器(311)的进水端和出水端均与第一调温水箱(7)连通；
第二输入支路(32)包括第二储液装置(321)和第二干燥装置(322)，第二储液装置(321)和第二干燥装置(322)，第二储液装置(321)的输入端作为第二输入支路(32)的输入端，第二干燥装置(322)的输出端作为第二输入支路(32)的输出端。
进一步优选的，所述制冷剂计量单元(3)还包括第二膨胀阀(34)，待测蒸发器单元(6)接入回路中时，第二膨胀阀(34)也接入回路中；第二膨胀阀(34)的输入端与第一干燥装置(313)的输出端连通，第二膨胀阀(34)的输出端与辅助蒸发器单元(4)的制冷剂输入端连通，第一膨胀阀(33)的输出端与待测蒸发器单元(6)的制冷剂输入端连通。
更进一步优选的，所述待测冷凝器单元(5)包括预冷器(51)和待测冷凝器(52)；待测冷凝器单元(5)接入回路中时，预冷器(51)的制冷剂输入端与压缩机单元(1)的排气侧连通，预冷器(51)的制冷剂输出端与待测冷凝器(52)的制冷剂输入端连通，待测冷凝器(52)的制冷剂输出端与第一输入支路(31)的输入端连通；预冷器(51)的进水端和出水端均与第一调温水箱(7)连通；待测冷凝器(52)的进水端和出水端与第二调温水箱(8)连通；预冷器(51)对制冷剂进行初步冷却后送入待测冷凝器(52)的制冷剂输入端。
再进一步优选的，所述第二调温水箱(8)的出水端设置有换热用水流量计(81)，换热用水流量计(81)计量第二调温水箱(8)输入到待测冷凝器(52)或者输入待测蒸发器单元(6)的换热用水的流量。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述压缩机单元(1)包括针阀(11)、气液分离器(12)和压缩机(13)，气液分离器(12)、压缩机(13)顺次连接，气液分离器(12)的制冷剂输入端作为压缩机单元(1)的吸气侧，压缩机(13)的制冷剂输出端作为压缩机单元(1)的排气侧；气液分离器(12)分离制冷剂中未完全蒸发的液体制冷剂，针阀(11)接入回路中并向回路补充制冷剂。
另一方面，本发明还提供了一种换热器测试台架的使用方法，具体包括以下步骤：
S1：将压缩机单元(1)、辅助冷凝器单元(2)、制冷剂计量单元(3)和辅助蒸发器单元(4)顺次连接构成制冷剂循环的回路；将第一调温水箱(7)分别与辅助冷凝器单元(2)、制冷剂计量单元(3)和辅助蒸发器单元(4)连通并为其提供换热用水；
S2：在压缩机单元(1)的吸气侧和排气侧、第二调温水箱(8)的出水端和进水端、待测冷凝器(52)的制冷剂输入端和制冷剂输出端、待测蒸发器单元(6)的制冷剂输出端、待测冷凝器(52)或者待测蒸发器单元(6)的进水端和出水端以及第一膨胀阀(33)的输入端均设置温度传感器和压力传感器；
S3：对待测冷凝器单元(5)进行测试时，在步骤S2的回路上将待测冷凝器单元(5)接入回路中，开启制冷剂计量单元(3)的第二输入支路(32)，断开第二膨胀阀(34)，将压缩机单元(1)的排气侧分别与辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输入端和待测冷凝器单元(5)的制冷剂输入端连通，待测冷凝器单元(5)的制冷剂输出端与第一输入支路(31)的输入端连通；辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输出端仅与第二输入支路(32)的输入端连通，第一输入支路(31)的输出端和第二输入支路(32)的输出端均与第一膨胀阀(33)的输入端连通；第一调温水箱(7)为待测冷凝器单元(5)的预冷器(51)提供换热用水，第二调温水箱(8)为待测冷凝器(52)提供换热用水；
S4：获取S3步骤中待测冷凝器(52)的制冷剂输入端的温度和压力、待测冷凝器(52)的制冷剂输出端的温度和压力、待测冷凝器(52)的进水端和出水端的水温和压力、换热用水的流量和第一膨胀阀(33)的制冷剂流量、第一膨胀阀(33)的输入端的制冷剂的温度和压力，当待测冷凝器单元(5)达到预定的工作状态后，计算待测冷凝器(52)的换热量和待测冷凝器(52)水侧的阻力；
S5：对待测蒸发器单元(6)进行测试时，在步骤S2的回路上将待测蒸发器单元(6)接入回路中，断开第二输入支路(32)，开启第二膨胀阀(34)，将压缩机单元(1)的排气侧与辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输入端连通，辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输出端与第一输入支路(31)的输入端连通；第一输入支路(31)的输出端与第一膨胀阀(33)的输入端连通，第一膨胀阀(33)的输出端仅与待测蒸发器单元(6)的制冷剂输入端连通，第二膨胀阀(34)的制冷剂输入端与第一干燥装置(313)的输出端连通，第二膨胀阀(34)的制冷剂输出端与辅助蒸发器单元(4)的制冷剂输入端连通，待测蒸发器单元(6)的制冷剂输出端和辅助蒸发器单元(4)的制冷剂输出端均与压缩机单元(1)的吸气侧连通；第二调温水箱(8)为待测蒸发器单元(6)提供换热用水；
S6：获取S5步骤中待测蒸发器单元(6)的制冷剂输入端的温度和压力、待测蒸发器单元(6)的制冷剂输出端的温度和压力、待测蒸发器单元(6)的进水端和出水端的水温和压力、换热用水的流量和第一膨胀阀(33)的制冷剂流量、第一膨胀阀(33)的输入端的制冷剂的温度和压力，当待测蒸发器单元(6)达到预定的工作状态后，计算待测蒸发器单元(6)的换热量和待测蒸发器单元(6)水侧的阻力。
进一步优选的，所述步骤S4中计算待测冷凝器的换热量和待测冷凝器水侧的阻力的方法为：
根据待测冷凝器制冷剂输入端的温度t3和压力p3，获取待测冷凝器制冷剂输入端的焓值h3；根据待测冷凝器(52)制冷剂输出端的温度t4和压力p4，获取待测冷凝器(52)制冷剂输出端的焓值h4；质量流量计(314)获取制冷剂质量流量m1；计算待测冷凝器(52)制冷剂的换热量Q1，Q1＝m1×(h3-h4)；
换热用水流量计(81)获取待测冷凝器的换热用水的质量流量m2，获取待测冷凝器(52)进水端的温度t7和出水端的温度t8的温度差Δt＝t7-t8，计算待测冷凝器(52)换热用水的换热量Q2，Q2＝m2×c×Δt；c为水的比热容；
根据上述待测冷凝器(52)换热用水的换热量Q2与待测冷凝器(52)制冷剂的换热量Q1，计算两者的相对偏差δ，δ＝Q2-Q1Q1；
待测冷凝器水侧的阻力Δp是根据待测冷凝器(52)进水端的压力p7和出水端的压力p8之差求得，Δp＝p7-p8。
进一步优选的，所述步骤S6中计算待测蒸发器单元(6)的换热量和待测蒸发器单元(6)水侧的阻力的方法为：
根据第一膨胀阀(33)的输入端的温度t5和压力p5，获取待测蒸发器单元(6)制冷剂输入端的焓值h5；根据待测蒸发器单元(6)制冷剂输出端的温度t6和压力p6，获取待测蒸发器单元(6)制冷剂输出端的焓值h6；质量流量计(314)获取制冷剂质量流量m3；计算待测蒸发器单元(6)制冷剂的换热量Q3，Q3＝m3×(h5-h6)；
换热用水流量计(81)获取待测蒸发器单元(6)的换热用水的质量流量m4，获取待测蒸发器单元(6)进水端的温度t9和出水端的温度t10的温度差Δt＝t10-t9，计算待测蒸发器单元(6)换热用水的换热量Q4，Q4＝m4×c×Δt；c为水的比热容；
根据上述待测蒸发器单元(6)换热用水的换热量Q3与待测蒸发器单元(6)制冷剂的换热量Q3，计算两者的相对偏差δ，δ＝|Q4-Q3|/Q3；
待测蒸发器单元(6)水侧的阻力Δp是根据待测蒸发器单元(6)进水端的压力p9和出水端的压力p10之差求得，Δp＝p9-p10。
本发明提供的一种换热器测试台架及其使用方法，相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明的测试台架通过管路设计和切换，既可以对蒸发器进行测试，又可以对冷凝器进行测试，提高设备的集成度；制冷剂计量单元可调节回路中的制冷剂，实现精确调节，便于不同规格的换热器的测试；
(2)辅助蒸发器单元在不同的工作状态下，分别承担主蒸发器或者对待测蒸发器单元的制冷剂进行分流调节，实现不同的辅助蒸发功能；
(3)辅助冷凝器单元在不同的工作状态下，分别承担主冷凝器或者对待测冷凝器单元的制冷剂进行分流调节，实现不同的辅助冷凝功能；
(4)关键设备的通用简化了台架的系统结构，并实现了冷凝器检测和蒸发器检测的共用，可降低系统测试的复杂度；
(5)本发明设计的并联的第二输入支路和第二膨胀阀实现了辅助回路的扩展，实现了回路的容量可调；在辅助蒸发器单元和待测蒸发器单元设置回油弯管，提高了在低流量工况下的回油能力；压缩机单元设置油分离器，减少压缩机润滑油向回路的迁移，共同提高了安全可靠的回路制冷剂容量调节能力；
(6)根据具体工况调节第一膨胀阀或者第二膨胀阀的开度大小，结合回路的温度传感器和压力传感器，获得换热器的换热量，并通过水侧的换热量进行校核验证，提高测量计算的准确性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种换热器测试台架及其使用方法的管路布置图；
图2为本发明一种换热器测试台架及其使用方法对待测冷凝器单元进行测试的管路布置图；
图3为本发明一种换热器测试台架及其使用方法对待测蒸发器单元进行测试的管路布置图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图中展示了一种换热器测试台架及其使用方法的设备的结构图。
一方面本发明提供了一种换热器测试台架，包括
压缩机单元1，具有吸气侧和排气侧，压缩机单元1从吸气侧吸取气态制冷剂并加压后从排气侧排出，并为制冷剂提供循环的动力；
辅助冷凝器单元2，其制冷剂输入端与压缩机单元1的排气端连通，辅助冷凝器单元2将输入的气态制冷剂进行冷凝后，经其制冷剂输出端排出；
制冷剂计量单元3，其输入端与辅助冷凝器单元2的制冷剂输出端连通；制冷剂计量单元3将制冷剂进行过冷冷凝、干燥和节流膨胀，得到汽液两相的制冷剂，制冷剂计量单元3的输出端定量输出该汽液两相的制冷剂；
辅助蒸发器单元4，其制冷剂输入端与制冷剂计量单元3的输出端连通，其输出端与压缩机单元1的吸气侧连通，蒸发器单元将送入的汽液两相的制冷剂蒸发为气态制冷剂，并送入压缩机单元1的吸气侧；上述压缩机单元1、辅助冷凝器单元2、制冷剂计量单元3和辅助蒸发器单元4顺次连通并形成完整的回路；该回路也作为测试台架的基本组成，制冷剂在该回路内循环流动；
待测冷凝器单元5或者待测蒸发器单元6以及第一调温水箱7和第二调温水箱8；在对待测换热器进行性能测试时，将对应的待测冷凝器单元5或者待测蒸发器单元6接入回路中，并向其输入制冷剂；第一调温水箱7分别为辅助冷凝器单元2、制冷剂计量单元3、辅助蒸发器单元4或者待测冷凝器单元5提供换热用水；第二调温水箱8为待测冷凝器单元5或者待测蒸发器单元6提供换热用水；制冷剂计量单元3可调节回路中的制冷剂的供应量。第一调温水箱7和第二调温水箱8为测试台架提供一定温度的水，供待测换热器或者回路的各设备换热用。
如图1结合图2和图3所示，其中制冷剂计量单元3包括第一输入支路31、第二输入支路32和第一膨胀阀33，第一输入支路31的输入端和第二输入支路32的输入端选择性的与辅助冷凝器单元2的制冷剂输出端连通，且待测冷凝器单元5的制冷剂输出端选择性的与第一输入支路31的输入端连通；第一输入支路31的输出端与第一膨胀阀33的输入端连通，第二输入支路32的输出端选择性的与第一膨胀阀33的输入端连通，第一膨胀阀33的输出端选择性的与辅助蒸发器单元4或者待测蒸发器单元6的制冷剂输入端连通；待测蒸发器单元6的制冷剂输出端选择性的与压缩机单元1的吸气侧连通。
具体的，第一输入支路31包括过冷器311、第一储液装置312、第一干燥装置313和质量流量计314，过冷器311、第一储液装置312、第一干燥装置313和质量流量计314依次连通，过冷器311的制冷剂输入端作为第一输入支路31的输入端，质量流量计314的输出端作为第一输入支路31的输出端；过冷器311的进水端和出水端均与第一调温水箱7连通；
第二输入支路32包括第二储液装置321和第二干燥装置322，第二储液装置321和第二干燥装置322，第二储液装置321的输入端作为第二输入支路32的输入端，第二干燥装置322的输出端作为第二输入支路32的输出端。
在不同的工作状态下，第二输入支路32的接入状态有改变，当测试台架用于测量待测冷凝器单元5时，第二输入支路32的接入回路中，辅助冷凝器单元2可以根据待测冷凝器单元5的换热能力对制冷剂进行分流调节，可以使部分制冷剂经辅助冷凝器单元2处理后流向第二输入支路32，适宜流量的制冷剂经待测冷凝器单元5处理后流向第一输入支路31，从而确保流经待测冷凝器单元5的制冷剂流量适宜，达到调节制冷剂流量的效果；同样的，当测试台架用于测量待测蒸发器单元6时，第二输入支路32断开，制冷剂经辅助冷凝器单元2处理后全部流入第一输入支路31中，再经第一膨胀阀33处理后输入待测蒸发器单元6中；为了进一步调节待测蒸发器单元6的制冷剂的流量，扩大设备的适用范围，制冷剂计量单元3还包括第二膨胀阀34，待测蒸发器单元6接入回路中时，第二膨胀阀34也接入回路中；第二膨胀阀34的输入端与第一干燥装置313的输出端连通，第二膨胀阀34的输出端与辅助蒸发器单元4的制冷剂输入端连通，第一膨胀阀33的输出端与待测蒸发器单元6的制冷剂输入端连通。通过第二膨胀阀34的接入来调节进入待测蒸发器单元6的制冷剂的流量，同样实现流量调节效果。第一储液装置312和第二储液装置321用于储存冷凝后的液态制冷剂，有助于制冷剂循环的稳定性。第一干燥装置313和第二干燥装置322有助于取出制冷剂中的少量水分和杂质，避免测试台架的回路内部产生冰堵与脏堵。质量流量计314能测量流经待测冷凝器单元5或者待测蒸发器单元6的制冷剂的质量流量，便于后续计算。
回路中第一膨胀阀33的输入处还可设置视液镜，便于观察回路内的制冷剂是否完全冷凝为液态，保证测试效果。当视液镜观察到有气泡时，表示未达到可靠冷凝效果，测试结果将无效。
如图1所示，待测冷凝器单元5包括预冷器51和待测冷凝器52；待测冷凝器单元5接入回路中时，预冷器51的制冷剂输入端与压缩机单元1的排气侧连通，预冷器51的制冷剂输出端与待测冷凝器52的制冷剂输入端连通，待测冷凝器52的制冷剂输出端与第一输入支路31的输入端连通；预冷器51对制冷剂进行初步冷却后送入待测冷凝器52的制冷剂输入端。预冷器51的进水端和出水端均与第一调温水箱7连通。待测冷凝器52的进水端和出水端与第二调温水箱8连通。
待测蒸发器单元6和辅助蒸发器单元4的制冷剂输出端均设置有回油弯，由于压缩机单元1的润滑油会随制冷剂迁移入回路，节流后的回路必须具备足够的流动速度才能将润滑油带回压缩机单元1。再加上测试台架的容量可调节，回油能力会衰减，因此设置回油弯有利于增强低流速工况的回油能力。
第二调温水箱8的出水端设置有换热用水流量计81，换热用水流量计81计量第二调温水箱8输入到待测冷凝器52或者输入待测蒸发器单元6的换热用水的流量。
如图1所示，压缩机单元1包括针阀11、气液分离器12和压缩机13，气液分离器12、压缩机13顺次连接，气液分离器12的制冷剂输入端作为压缩机单元1的吸气侧，压缩机13的制冷剂输出端作为压缩机单元1的排气侧；气液分离器12分离制冷剂中未完全蒸发的液体制冷剂，防止液滴状制冷剂进入压缩机13产生液击，针阀11接入回路中并向回路补充制冷剂。压缩机13上还可以配置高低压保护器，监控压缩机13吸气压力和排气压力，以便实现停机保护。
另一方面，本发明还提供了一种换热器测试台架的使用方法，具体包括以下步骤：
S1：将压缩机单元1、辅助冷凝器单元2、制冷剂计量单元3和辅助蒸发器单元4顺次连接构成制冷剂循环的回路；将第一调温水箱7分别与辅助冷凝器单元2、制冷剂计量单元3和辅助蒸发器单元4连通并为其提供换热用水；
S2：在压缩机单元1的吸气侧和排气侧、第二调温水箱8的出水端和进水端、待测冷凝器52的制冷剂输入端和制冷剂输出端、待测蒸发器单元6的制冷剂输出端、待测冷凝器52或者待测蒸发器单元6的进水端和出水端以及第一膨胀阀33的输入端均设置温度传感器和压力传感器；温度传感器和压力传感器的配置状态如下表：
Figure BDA0002628094470000111
S3：对待测冷凝器单元5进行测试时，在步骤S2的回路上将待测冷凝器单元5接入回路中，开启制冷剂计量单元3的第一输入支路31和第二输入支路32，断开第二膨胀阀34，将压缩机单元1的排气侧分别与辅助冷凝器单元2的制冷剂输入端和待测冷凝器单元5的制冷剂输入端连通，待测冷凝器单元5的制冷剂输出端与第一输入支路31的输入端连通；辅助冷凝器单元2的制冷剂输出端仅与第二输入支路32的输入端连通，第一输入支路31的输出端和第二输入支路32的输出端均与第一膨胀阀33的输入端连通；第一调温水箱7为待测冷凝器单元5的预冷器51提供换热用水，第二调温水箱8为待测冷凝器52提供换热用水；将图1中各阀门F1—F25的状态调整为：F6、F10、F11、F12、F14和F15关闭，其余阀门全部开启，得到图2的结构；
S4：获取S3步骤中待测冷凝器52的制冷剂输入端的温度和压力、待测冷凝器52的制冷剂输出端的温度和压力、待测冷凝器52的进水端和出水端的水温和压力、换热用水的流量和第一膨胀阀33的制冷剂流量、第一膨胀阀33的输入端的制冷剂的温度和压力，当待测冷凝器单元5达到预定的工作状态后，计算待测冷凝器52的换热量和待测冷凝器52水侧的阻力；
S5：对待测蒸发器单元6进行测试时，在步骤S2的回路上将待测蒸发器单元6接入回路中，断开第二输入支路32，开启第二膨胀阀34，将压缩机单元1的排气侧与辅助冷凝器单元2的制冷剂输入端连通，辅助冷凝器单元2的制冷剂输出端与第一输入支路31的输入端连通；第一输入支路31的输出端与第一膨胀阀33的输入端连通，第一膨胀阀33的输出端仅与待测蒸发器单元6的制冷剂输入端连通，第二膨胀阀34的制冷剂输入端与第一干燥装置313的输出端连通，第二膨胀阀34的制冷剂输出端与辅助蒸发器单元4的制冷剂输入端连通，待测蒸发器单元6的制冷剂输出端和辅助蒸发器单元4的制冷剂输出端均与压缩机单元1的吸气侧连通；第二调温水箱8为待测蒸发器单元6提供换热用水；将图1中各阀门F1—F25的状态调整为：F2、F3、F4、F7、F9、F18、F19、F20和F21关闭，其余阀门全部开启，获得图3的结构；
S6：获取S5步骤中待测蒸发器单元6的制冷剂输入端的温度和压力、待测蒸发器单元6的制冷剂输出端的温度和压力、待测蒸发器单元6的进水端和出水端的水温和压力、换热用水的流量和第一膨胀阀33的制冷剂流量、第一膨胀阀33的输入端的制冷剂的温度和压力，当待测蒸发器单元6达到预定的工作状态后，计算待测蒸发器单元6的换热量和待测蒸发器单元6水侧的阻力。
进一步优选的，所述步骤S4中计算待测冷凝器的换热量和待测冷凝器水侧的阻力的方法为：
上述步骤S4中，根据待测冷凝器制冷剂输入端的温度t3和压力p3，获取待测冷凝器制冷剂输入端的焓值h3；根据待测冷凝器52制冷剂输出端的温度t4和压力p4，获取待测冷凝器52制冷剂输出端的焓值h4；质量流量计314获取制冷剂质量流量m1；计算待测冷凝器52制冷剂的换热量Q1，Q1＝m1×(h3-h4)；
换热用水流量计81获取待测冷凝器的换热用水的质量流量m2，获取待测冷凝器52进水端的温度t7和出水端的温度t8的温度差Δt＝t7-t8，计算待测冷凝器52换热用水的换热量Q2，Q2＝m2×c×Δt；c为水的比热容；
根据上述待测冷凝器52换热用水的换热量Q2与待测冷凝器52制冷剂的换热量Q1，计算两者的相对偏差δ，δ＝|Q2-Q1|/Q1；通过这种偏差的校核，检查偏差的误差是否在可接受的范围内，如不超过0.05等，确认和验证冷凝器52的换热效果是否可靠。
待测冷凝器水侧的阻力Δp是根据待测冷凝器52进水端的压力p7和出水端的压力p8之差求得，Δp＝p7-p8。
另外，上述步骤S6中计算待测蒸发器单元6的换热量和待测蒸发器单元6水侧的阻力的方法为：
类似的，根据第一膨胀阀33的输入端的温度t5和压力p5，获取待测蒸发器单元6制冷剂输入端的焓值h5；根据待测蒸发器单元6制冷剂输出端的温度t6和压力p6，获取待测蒸发器单元6制冷剂输出端的焓值h6；质量流量计314获取制冷剂质量流量m3；计算待测蒸发器单元6制冷剂的换热量Q3，Q3＝m3×(h5-h6)；
换热用水流量计81获取待测蒸发器单元6的换热用水的质量流量m4，获取待测蒸发器单元6进水端的温度t9和出水端的温度t10的温度差Δt＝t10-t9，计算待测蒸发器单元6换热用水的换热量Q4，Q4＝m4×c×Δt；c为水的比热容；
根据上述待测蒸发器单元6换热用水的换热量Q3与待测蒸发器单元6制冷剂的换热量Q3，计算两者的相对偏差δ，δ＝|Q4-Q3|/Q3；通过这种偏差的校核，检查偏差的误差是否在可接受的范围内，确认蒸发器单元6的换热效果是否可靠。
待测蒸发器单元6水侧的阻力Δp是根据待测蒸发器单元6进水端的压力p9和出水端的压力p10之差求得，Δp＝p9-p10。
本发明的测试台架也可以适用于风冷换热器，将阀门F14、F15、F20和F21不与第一调温水箱7或第二调温水箱8连通，而是与焓差试验用的风量测量系统中，同样可以进行制冷剂换热量的技术和校核。另外，通过压力和温度计算焓值是热力学领域公知的常识，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种换热器测试台架，其特征在于：包括
压缩机单元(1)，其具有吸气侧和排气侧，压缩机单元(1)从吸气侧吸取气态制冷剂并加压后从排气侧排出，并为制冷剂提供循环的动力；
辅助冷凝器单元(2)，其制冷剂输入端与压缩机单元(1)的排气端连通，辅助冷凝器单元(2)将输入的气态制冷剂进行冷凝后，经其制冷剂输出端排出；
制冷剂计量单元(3)，其输入端与辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输出端连通；制冷剂计量单元(3)将制冷剂进行过冷冷凝、干燥和节流膨胀，得到汽液两相的制冷剂，制冷剂计量单元(3)的输出端定量输出该汽液两相的制冷剂；
辅助蒸发器单元(4)，其制冷剂输入端与制冷剂计量单元(3)的输出端连通，其输出端与压缩机单元(1)的吸气侧连通，蒸发器单元将送入的汽液两相的制冷剂蒸发为气态制冷剂，并送入压缩机单元(1)的吸气侧；压缩机单元(1)、辅助冷凝器单元(2)、制冷剂计量单元(3)和辅助蒸发器单元(4)顺次连通并形成完整的回路；
待测冷凝器单元(5)或者待测蒸发器单元(6)以及第一调温水箱(7)和第二调温水箱(8)；在对待测换热器进行性能测试时，将对应的待测冷凝器单元(5)或者待测蒸发器单元(6)接入回路中，并向其输入制冷剂；第一调温水箱(7)分别为辅助冷凝器单元(2)、制冷剂计量单元(3)、辅助蒸发器单元(4)或者待测冷凝器单元(5)提供换热用水；第二调温水箱(8)为待测冷凝器单元(5)或者待测蒸发器单元(6)提供换热用水；所述制冷剂计量单元(3)可调节回路中的制冷剂的供应量。
2.如权利要求1所述的一种换热器测试台架，其特征在于：所述制冷剂计量单元(3)包括第一输入支路(31)、第二输入支路(32)和第一膨胀阀(33)，第一输入支路(31)的输入端和第二输入支路(32)的输入端选择性的与辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输出端连通，且待测冷凝器单元(5)的制冷剂输出端选择性的与第一输入支路(31)的输入端连通；第一输入支路(31)的输出端与第一膨胀阀(33)的输入端连通，第二输入支路(32)的输出端选择性的与第一膨胀阀(33)的输入端连通，第一膨胀阀(33)的输出端选择性的与辅助蒸发器单元(4)或者待测蒸发器单元(6)的制冷剂输入端连通；待测蒸发器单元(6)的制冷剂输出端选择性的与压缩机单元(1)的吸气侧连通；
第一输入支路(31)包括过冷器(311)、第一储液装置(312)、第一干燥装置(313)和质量流量计(314)，过冷器(311)、第一储液装置(312)、第一干燥装置(313)和质量流量计(314)依次连通，过冷器(311)的制冷剂输入端作为第一输入支路(31)的输入端，质量流量计(314)的输出端作为第一输入支路(31)的输出端；过冷器(311)的进水端和出水端均与第一调温水箱(7)连通；
第二输入支路(32)包括第二储液装置(321)和第二干燥装置(322)，第二储液装置(321)和第二干燥装置(322)，第二储液装置(321)的输入端作为第二输入支路(32)的输入端，第二干燥装置(322)的输出端作为第二输入支路(32)的输出端。
3.如权利要求2所述的一种换热器测试台架，其特征在于：所述制冷剂计量单元(3)还包括第二膨胀阀(34)，待测蒸发器单元(6)接入回路中时，第二膨胀阀(34)也接入回路中；第二膨胀阀(34)的输入端与第一干燥装置(313)的输出端连通，第二膨胀阀(34)的输出端与辅助蒸发器单元(4)的制冷剂输入端连通，第一膨胀阀(33)的输出端与待测蒸发器单元(6)的制冷剂输入端连通。
4.如权利要求2所述的一种换热器测试台架，其特征在于：所述待测冷凝器单元(5)包括预冷器(51)和待测冷凝器(52)；待测冷凝器单元(5)接入回路中时，预冷器(51)的制冷剂输入端与压缩机单元(1)的排气侧连通，预冷器(51)的制冷剂输出端与待测冷凝器(52)的制冷剂输入端连通，待测冷凝器(52)的制冷剂输出端与第一输入支路(31)的输入端连通；预冷器(51)的进水端和出水端均与第一调温水箱(7)连通；待测冷凝器(52)的进水端和出水端与第二调温水箱(8)连通；预冷器(51)对制冷剂进行初步冷却后送入待测冷凝器(52)的制冷剂输入端。
5.如权利要求4所述的一种换热器测试台架，其特征在于：所述第二调温水箱(8)的出水端设置有换热用水流量计(81)，换热用水流量计(81)计量第二调温水箱(8)输入到待测冷凝器(52)或者输入待测蒸发器单元(6)的换热用水的流量。
6.如权利要求1所述的一种换热器测试台架，其特征在于：所述压缩机单元(1)包括针阀(11)、气液分离器(12)和压缩机(13)，气液分离器(12)、压缩机(13)顺次连接，气液分离器(12)的制冷剂输入端作为压缩机单元(1)的吸气侧，压缩机(13)的制冷剂输出端作为压缩机单元(1)的排气侧；气液分离器(12)分离制冷剂中未完全蒸发的液体制冷剂，针阀(11)接入回路中并向回路补充制冷剂。
7.一种换热器测试台架的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将压缩机单元(1)、辅助冷凝器单元(2)、制冷剂计量单元(3)和辅助蒸发器单元(4)顺次连接构成制冷剂循环的回路；将第一调温水箱(7)分别与辅助冷凝器单元(2)、制冷剂计量单元(3)和辅助蒸发器单元(4)连通并为其提供换热用水；
S2：在压缩机单元(1)的吸气侧和排气侧、第二调温水箱(8)的出水端和进水端、待测冷凝器(52)的制冷剂输入端和制冷剂输出端、待测蒸发器单元(6)的制冷剂输出端、待测冷凝器(52)或者待测蒸发器单元(6)的进水端和出水端以及第一膨胀阀(33)的输入端均设置温度传感器和压力传感器；
S3：对待测冷凝器单元(5)进行测试时，在步骤S2的回路上将待测冷凝器单元(5)接入回路中，开启制冷剂计量单元(3)的第二输入支路(32)，断开第二膨胀阀(34)，将压缩机单元(1)的排气侧分别与辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输入端和待测冷凝器单元(5)的制冷剂输入端连通，待测冷凝器单元(5)的制冷剂输出端与第一输入支路(31)的输入端连通；辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输出端仅与第二输入支路(32)的输入端连通，第一输入支路(31)的输出端和第二输入支路(32)的输出端均与第一膨胀阀(33)的输入端连通；第一调温水箱(7)为待测冷凝器单元(5)的预冷器(51)提供换热用水，第二调温水箱(8)为待测冷凝器(52)提供换热用水；
S4：获取S3步骤中待测冷凝器(52)的制冷剂输入端的温度和压力、待测冷凝器(52)的制冷剂输出端的温度和压力、待测冷凝器(52)的进水端和出水端的水温和压力、换热用水的流量和第一膨胀阀(33)的制冷剂流量、第一膨胀阀(33)的输入端的制冷剂的温度和压力，当待测冷凝器单元(5)达到预定的工作状态后，计算待测冷凝器(52)的换热量和待测冷凝器(52)水侧的阻力；
S5：对待测蒸发器单元(6)进行测试时，在步骤S2的回路上将待测蒸发器单元(6)接入回路中，断开第二输入支路(32)，开启第二膨胀阀(34)，将压缩机单元(1)的排气侧与辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输入端连通，辅助冷凝器单元(2)的制冷剂输出端与第一输入支路(31)的输入端连通；第一输入支路(31)的输出端与第一膨胀阀(33)的输入端连通，第一膨胀阀(33)的输出端仅与待测蒸发器单元(6)的制冷剂输入端连通，第二膨胀阀(34)的制冷剂输入端与第一干燥装置(313)的输出端连通，第二膨胀阀(34)的制冷剂输出端与辅助蒸发器单元(4)的制冷剂输入端连通，待测蒸发器单元(6)的制冷剂输出端和辅助蒸发器单元(4)的制冷剂输出端均与压缩机单元(1)的吸气侧连通；第二调温水箱(8)为待测蒸发器单元(6)提供换热用水；
S6：获取S5步骤中待测蒸发器单元(6)的制冷剂输入端的温度和压力、待测蒸发器单元(6)的制冷剂输出端的温度和压力、待测蒸发器单元(6)的进水端和出水端的水温和压力、换热用水的流量和第一膨胀阀(33)的制冷剂流量、第一膨胀阀(33)的输入端的制冷剂的温度和压力，当待测蒸发器单元(6)达到预定的工作状态后，计算待测蒸发器单元(6)的换热量和待测蒸发器单元(6)水侧的阻力。
8.如权利要求7所述的一种换热器测试台架的使用方法，其特征在于：所述步骤S4中计算待测冷凝器的换热量和待测冷凝器水侧的阻力的方法为：
根据待测冷凝器制冷剂输入端的温度t3和压力p3，获取待测冷凝器制冷剂输入端的焓值h3；根据待测冷凝器(52)制冷剂输出端的温度t4和压力p4，获取待测冷凝器(52)制冷剂输出端的焓值h4；质量流量计(314)获取制冷剂质量流量m1；计算待测冷凝器(52)制冷剂的换热量Q1，Q1＝m1×(h3-h4)；
换热用水流量计(81)获取待测冷凝器的换热用水的质量流量m2，获取待测冷凝器(52)进水端的温度t7和出水端的温度t8的温度差Δt＝t7-t8，计算待测冷凝器(52)换热用水的换热量Q2，Q2＝m2×c×Δt；c为水的比热容；
根据上述待测冷凝器(52)换热用水的换热量Q2与待测冷凝器(52)制冷剂的换热量Q1，计算两者的相对偏差δ，δ＝|Q2-Q1|/Q1；
待测冷凝器水侧的阻力Δp是根据待测冷凝器(52)进水端的压力p7和出水端的压力p8之差求得，Δp＝p7-p8。
9.如权利要求7所述的一种换热器测试台架的使用方法，其特征在于：所述步骤S6中计算待测蒸发器单元(6)的换热量和待测蒸发器单元(6)水侧的阻力的方法为：
根据第一膨胀阀(33)的输入端的温度t5和压力p5，获取待测蒸发器单元(6)制冷剂输入端的焓值h5；根据待测蒸发器单元(6)制冷剂输出端的温度t6和压力p6，获取待测蒸发器单元(6)制冷剂输出端的焓值h6；质量流量计(314)获取制冷剂质量流量m3；计算待测蒸发器单元(6)制冷剂的换热量Q3，Q3＝m3×(h5-h6)；
换热用水流量计(81)获取待测蒸发器单元(6)的换热用水的质量流量m4，获取待测蒸发器单元(6)进水端的温度t9和出水端的温度t10的温度差Δt＝t10-t9，计算待测蒸发器单元(6)换热用水的换热量Q4，Q4＝m4×c×Δt；c为水的比热容；
根据上述待测蒸发器单元(6)换热用水的换热量Q3与待测蒸发器单元(6)制冷剂的换热量Q3，计算两者的相对偏差δ，δ＝|Q4-Q3|/Q3；
待测蒸发器单元(6)水侧的阻力Δp是根据待测蒸发器单元(6)进水端的压力p9和出水端的压力p10之差求得，Δp＝p9-p10。
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