CN114322423B - 一种冷表面结霜量测量装置及应用 - Google Patents

Abstract

本申请属于制冷技术领域，特别是涉及一种冷表面结霜量测量装置及应用。现有测量装置测量波动较大，精度较低。本申请提供了一种冷表面结霜量测量装置，包括测试容器，所述测试容器内设置有冷表面、气体状态参数采集组件和温度控制组件，所述冷表面与温度调节组件连接，所述温度调节组件与所述测试容器保持密封，所述气体状态参数采集组件与测控组件连接，所述测试容器内表面设置有测温组件，所述测温组件与所述测控组件连接，所述测控组件用于处理采集的数据；所述测试容器能够封闭；所述测试容器内设置有图像采集器，所述图像采集器与智能终端连接。测量精度更高，测量过程密闭不受外界环境和实验设备的干扰，测量结果稳定。

Description

一种冷表面结霜量测量装置及应用

技术领域

本申请属于制冷技术领域，特别是涉及一种冷表面结霜量测量装置及应用。

背景技术

在多种工业领域中，霜经常会出现在蒸发器的表面，堵塞气体流道，加上霜层本身的热阻，蒸发器的制冷性能会受到严重的影响。结霜量是反映霜层累积特点的重要参数之一。在实际应用中，经常采用的是先加热融霜，再用天平称量融霜水的质量，以此视为结霜量。这种直接测量装置忽略了加热过程蒸发到空气中水蒸气的质量以及残留附着在翅片上的水分质量，会产生较大的误差。根据此测量装置改进的测量系统中，以吸水纸对翅片表面残留的水分吸取的质量加上天平称量的融霜水质量作为结霜量，此方案虽提升了精度，但人为随机因素也会来带额外的误差，且操作过程复杂。还有一种间接测量方案是测量流经蒸发器的前后湿空气的湿度差，通过计算获得蒸发器上的结霜量。这种方案对测量仪器的精度要求较高，容易受到实验装置和外界环境参数波动的影响，难以获得高精度，高稳定性的结霜量。

现有测量装置容易受到外界环境和实验设备的干扰，测量波动较大，精度较低。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于现有测量装置容易受到外界环境和实验设备的干扰，测量波动较大，精度较低的问题，本申请提供了一种冷表面结霜量测量装置及应用。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种冷表面结霜量测量装置，包括测试容器，所述测试容器内设置有冷表面、气体状态参数采集组件和温度控制组件，所述冷表面与温度调节组件连接，所述温度调节组件与所述测试容器保持密封，所述气体状态参数采集组件与测控组件连接，所述测试容器内表面设置有测温组件，所述测温组件与所述测控组件连接，所述测控组件用于处理采集的数据；所述测试容器能够封闭；所述测试容器内设置有图像采集器，所述图像采集器与智能终端连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述测试容器包括出口和入口，所述入口与第一截止组件连接，所述出口与第二截止组件连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述气体状态参数采集组件包括温湿度采集器和压力采集器，所述温湿度采集器与所述测控组件连接，所述压力采集器与所述测控组件连接，所述温湿度采集器与所述测温组件配合使用，补偿获得实际温度。

本申请提供的另一种实施方式为：所述温度控制组件包括加热器，所述加热器用于升高所述测试容器内的温度。

本申请提供的另一种实施方式为：所述加热器与散热器连接，所述散热器用于强化所述测试容器内的传热，同时提升所述测试容器内气体分布的均匀性。

本申请提供的另一种实施方式为：所述温度调节组件包括冷头连接件，所述冷表面通过所述冷头连接件与制冷组件连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述冷表面为平板表面、翅片表面、不规则表面或者换热器，所述冷表面上发生结霜以及加热后霜的蒸发过程。

本申请提供的另一种实施方式为：所述测试容器能够使加热后空间内的气体处于非饱和状态；所述测试容器为正方体、长方体或圆柱体。

本申请还提供一种对所述的冷表面结霜量测量装置的应用，将所述装置用于有相变过程的质量测量。

本申请提供的另一种实施方式为：所述相变过程包括湿空气结霜、湿空气凝露或者CO₂结霜。

3.有益效果

与现有技术相比，本申请提供的冷表面结霜量测量装置的有益效果在于：

本申请提供的冷表面结霜量测量装置，为不受外界环境和设备干扰的冷表面结霜量测量装置。

本申请提供的冷表面结霜量测量装置，测量精度更高，测量过程密闭不受外界环境和实验设备的干扰，测量结果稳定。

附图说明

图1是本申请的冷表面结霜量测量装置结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

参见图1，本申请提供一种冷表面结霜量测量装置，包括测试容器1，所述测试容器1内设置有冷表面4、气体状态参数采集组件和温度控制组件，所述冷表面4与温度调节组件5连接，所述温度调节组件5与所述测试容器1保持密封，所述气体状态参数采集组件与测控组件11连接，所述测试容器1内表面设置有测温组件10，所述测温组件10与所述测控组件11连接，所述测控组件用于处理采集的数据；所述测试容器1能够封闭；所述测试容器1内设置有图像采集器，所述图像采集器与智能终端连接。

该冷表面4通过温度调节组件5与外界环境连接，保证了测试环境的密封性；而且通过测控组件11对气体状态参数采集组件和测温组件10测得的测试容器1内表面温度之间的热平衡计算，给与气体状态参数采集组件一定的温度补偿，可获得测试容器1内的实际温度；并利用该测控组件11内的高精度实际气体状态方程处理获得的两组数据，再通过测控组件11计算处理这些参数来获得冷表面结霜量。

测温组件10用于测量测试容器1内表面温度，将数据传输至测控组件11；

测控组件11用于对测试容器1封闭前后直接测得的数据与测试容器1内表面温度之间热平衡计算，进行补偿获得实际温度；预先储存气体密度与气体温度、湿度、压力等气体参数之间关系的实际气体状态方程；再根据气体密度与测试容器1内容积的计算，获得测试容器1封闭前后两组数据结算结果的差值，确定冷表面4上的结霜量。

定容积测试容器1内的容积或气体温度需使加热后容器内的气体处于非饱和状态；测试容器1可为专门设计，也可在现有满足气密条件的容器中进行结霜量测量。冷表面4上发生结霜以及加热后霜的蒸发过程。

测控组件11中用于处理气体密度与气体温度，湿度，压力等气体参数之间的关系，所用的实际气体状态方程包括但不限于湿空气维里方程。

智能终端可以是电脑、平板电脑或者手机，通过图像采集器1采集霜的状态变化过程，并可以通过智能终端进行观察。

进一步地，所述测试容器1包括出口和入口，所述入口与第一截止组件2连接，所述出口与第二截止组件3连接。

该第一截止组件2和第二截止组件3用于控制定容积测试容器1内的气体流通与密封；测试容器1能实现封闭即可，包括但不限于这种形式。

进一步地，所述气体状态参数采集组件包括温湿度采集器6和压力采集器7，所述温湿度采集器6与所述测控组件11连接，所述压力采集器7与所述测控组件11连接，所述温湿度采集器6与所述测温组件10配合使用，补偿获得实际温度。

温湿度采集器6用于采集测试空间封闭前后空间内的气体温度和湿度，并将测试容器1封闭前后采集的两组数据传输至测控组件11对数据进行处理；压力采集器7用于采集测试空间封闭前后空间内的气体压力，并将测试容器1封闭前后采集的两组数据传输至测控组件11对数据进行处理。

温湿度采集器6所测得的测试空间内温度需要和测温组件10所测得的测试容器1内表面温度进行热平衡计算。并给予温湿度采集器6测得温度一定补偿，获得测试容器1内气体的实际温度。

进一步地，所述温度控制组件包括加热器8，所述加热器8用于升高所述测试容器1内的温度。加热器8在关闭截止装置后，用于升高测试容器1内的温度，使霜融化后完全蒸发气化。

进一步地，所述加热器8与散热器9连接，所述散热器9用于强化所述测试容器1内的传热，同时提升所述测试容器1内气体分布的均匀性

进一步地，所述温度调节组件5包括冷头连接件，所述冷表面通过所述冷头连接件与制冷组件连接。

该冷头连接件用于将测量冷表面4与外界设备相连接，以实现对冷表面4的温度调节，冷头连接件与测试容器1之间保持密封。

进一步地，所述冷表面4为不规则表面、平板表面、翅片表面或者换热器，所述冷表面4上发生结霜以及加热后霜的蒸发过程。

进一步地，所述测试容器1能够使加热后空间内的气体处于非饱和状态；所述测试容器1为正方体、长方体或圆柱体。

本申请还提供一种对所述的冷表面结霜量测量装置的应用，将所述装置用于有相变过程的质量测量。

进一步地，所述相变过程包括湿空气结霜、湿空气凝露或者CO₂结霜。

利用高精度实际气体状态方程处理测试空间封闭前后获得的两组气体状态参数，计算得到加热前后测试空间内的气体密度，结合测试空间内容积计算测试空间封闭前后的质量差，获得结霜量。

具体的，当冷表面4结霜一定时间后，关闭进出口的第一截止组件2和第二截止组件3，温湿度采集器6和压力采集器7记录此状态下的测试容器1内第一气体状态参数，包括第一温度、第一相对湿度和第一压强；开启加热器8和散热器9，升高封闭测试容器1内的温度，加速霜融化后完全蒸发气化后，温湿度采集器6和压力采集器7再次记录测试容器1内第二气体状态参数，包括第二温度、第二相对湿度和第二压强；采用测控组件11对第一温度与测试容器1内表面温度进行热平衡计算，获得测试容器1内的第一实际温度，采用测控组件11对第二温度与测试容器1内表面温度进行热平衡计算，获得测试容器1内的第二实际温度；利用测控组件11内的高精度实际气体状态方程计算得到加热前后测试容器1内气体密度差，结合定容积的测试容器1溶剂计算，得到结霜量。或者分别计算加热前后测试容器1内气体密度，结合定容积的测试容器1溶剂计算，得到结霜量。

尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (7)

1.一种冷表面结霜量测量装置，其特征在于：包括测试容器，所述测试容器内设置有冷表面、气体状态参数采集组件和温度控制组件，所述冷表面与温度调节组件连接，所述温度调节组件与所述测试容器保持密封，所述气体状态参数采集组件与测控组件连接，所述测试容器内表面设置有测温组件，所述测温组件与所述测控组件连接，所述测控组件用于处理采集的数据；所述测试容器能够封闭；所述测试容器内设置有图像采集器，所述图像采集器与智能终端连接；所述图像采集器采集霜的状态变化过程，并可以通过智能终端进行观察；所述气体状态参数采集组件包括温湿度采集器和压力采集器，所述温湿度采集器与所述测控组件连接，所述压力采集器与所述测控组件连接，所述温湿度采集器与所述测温组件配合使用，补偿获得实际温度；所述温度控制组件包括加热器，所述加热器用于升高所述测试容器内的温度；所述温度调节组件包括冷头连接件，所述冷表面通过所述冷头连接件与制冷组件连接。

2.如权利要求1所述的冷表面结霜量测量装置，其特征在于：所述测试容器包括出口和入口，所述入口与第一截止组件连接，所述出口与第二截止组件连接。

3.如权利要求1所述的冷表面结霜量测量装置，其特征在于：所述加热器与散热器连接，所述散热器用于强化所述测试容器内的传热，同时提升所述测试容器内气体分布的均匀性。

4.如权利要求1所述的冷表面结霜量测量装置，其特征在于：所述冷表面为不规则表面、平板表面、翅片表面或者换热器，所述冷表面上发生结霜以及加热后霜的蒸发过程。

5.如权利要求1所述的冷表面结霜量测量装置，其特征在于：所述测试容器能够使加热后空间内的气体处于非饱和状态；所述测试容器为正方体、长方体或圆柱体。

6.一种对权利要求1～5中任一项所述的冷表面结霜量测量装置的应用，其特征在于：将所述装置用于有相变过程的质量测量。

7.如权利要求6所述的冷表面结霜量测量装置的应用，其特征在于：所述相变过程包括湿空气结霜、湿空气凝露或者CO₂结霜。

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