CN203606093U - 微通道换热器流通特性检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微通道换热器流通特性检测仪,涉及制冷配件检测,现有技术无法检测内漏的,本实用新型包括工控机以及连在用于通入压缩气体的管路上的入口压力传感器、出口压力传感器、流量传感器,入口压力传感器位于出口压力传感器之前,入口压力传感器、出口压力传感器分别设有管路接口用于将被测换热器连接在入口压力传感器、出口压力传感器之间。本实用新型只需向管路中通入洁净干燥的压缩空气,按程序设定测试并记录被测换热器的流阻,与工控机中已设定的标准流阻区间进行比对,自动诊断存在的缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及制冷配件检测,用于微通道换热器的流通特性检测。
背景技术
如图1所示,微通道换热器包括两个集流管111、112,连通两集流管111、112的若干微通道扁管120以及设置在微通道扁管之间的翅片130,一个集流管112的中间部位设置隔板115而把该集流管112分成上室、下室两个部分,上室、下室分别设有供制冷剂进出的入口接管113和出口接管114,集流管111、112上下两端均有端盖116,起到微通道热交换器的流道的封闭作用。
工作时,制冷剂从入口接管113进入到集流管上室,再通过连接上室的微通道扁管进入到集流管111,通过连接下室的微通道扁管回到集流管112的下室,通过出口接管114流出换热器。
微通道换热器具有外部缺陷和内部缺陷两大类。
外部缺陷主要为外漏,可通过目视或者气检、氦检等办法筛选出。对目前而言是成熟的工艺。
外漏缺陷主要集中在:集流管111、集流管112、入口接管113、出口接管114、隔板115、端盖116、微通道扁管120等部件本身材料或加工缺陷引起的向微通道换热器外的泄漏,以及集流管111、集流管112与微通道扁管120的焊接处,集流管111与入口接管113、出口接管114的焊接处,集流管111、集流管112与端盖116的焊接处,以及集流管112与隔板115在集流管外管壁的焊接处。其缺陷结果是:内部流通管道和外部大气相通,制冷剂泄漏,换热功能丧失。
内部缺陷最直观的办法是直接解剖。但解剖会导致产品报废,所以只能抽样,不能100%进行。目前还没有好的办法。内部缺陷主要为内堵、内漏两类。
内漏缺陷主要集中在:集流管112和隔板115在集流管内管壁的焊接处。我们把集流管上、下室通过隔板的泄漏叫做内漏。在实际生产中由于隔板未充分隔断集流管112,导致部分制冷剂从集流管112上室直接通过漏孔进入集流管112的下室。由于这部分泄漏的制冷剂未通过扁管和翅片换热,使这部分制冷剂未充分发挥换热效能,从而导致压降变小,换热效果降低。
内堵缺陷主要集中在:微通道扁管120在焊接或其他意外损坏后出现的微通道扁管管道的堵塞。其缺陷结果是:内部流通管道数量变少,换热效果下降。一般客户或者换热器生产厂家会规定一个能接受的内堵率,一般以(内堵扁管的数量/全部扁管的数量)的百分比作为判定依据。
现有常用技术中,一种设备只能检测一种缺陷,对于微通道换热器,有外漏、内漏、内堵三种常见缺陷。
外漏目前常用的检测办法:保压法气检,保压法水检,氦检等三种,一般大的外漏采用前两种办法,微漏采用氦检。
内漏目前没有好的检测,只能随机抽检解剖,查看隔板。
内堵目前常用的检测办法有零背压式、压差式两种
零背压式如图2所示:根据经验,人为设定一个输入压力PA,由压力比例阀01调出PA,在换热器07入口处和压力比例阀01之间连接入口压力传感器2,换热器07直接排空。通过检测换热器的入口压力传感阀02上的压力P1,来鉴别产品是否存在内堵。
零背压式检测方法把hw=Q/ΔP=Q/(P1-P2)简化为:hw=QA/P1,其中hw为流阻,Q为管路中的气体流量,ΔP为换热器前后的压力差,P1为入口压力传感器检测到的换热器前的压力,P2为出口压力传感器检测到的换热器后的压力;从而导致检测的精度变差,具体分析如下:该方法默认换热器出口排空端气压P2始终为0,ΔP=(P1-0)=P1。但实际出口端压力P2受天气、厂房环境变化而变化;该方法默认通过换热器的流量Q为定值QA,未进行检测,但实际流量会根据检测气体的变化(特别是温度的变化)而变化;该方法只有一个输入压力PA,对不同产品而言,检测的敏感度不一定合适,导致对不同的产品检测精度不同。
压差式如公开号为CN1837769A的中国专利文献所披露的“微通道换热器的工艺检测装置”,从hw=Q/ΔP=Q/(P1-P2)分析来看:
1.压差式检测方法虽有换热器进气端流量和出口端压力的检测,但没有对输入气源进行控制,没有对流量进行控制,Q和(P1-P2)均发生变化,检测结果不具可重复性,不具可比性;
2.只有一个输入压力PA,对不同产品而言,检测的敏感度不一定合适,导致对不同的产品检测精度不同;
3.未考虑到实际流量会根据检测气体的变化(特别是温度的变化)而变化。
总的来说:现有技术存在以下缺点:
1.不同缺陷的识别,目前需要采用不同的设备,对于内漏缺陷,目前技术无法检测;
2.只在一个设定压力下检测,对不同产品而言,检测的敏感度不一定合适,导致对不同的产品检测精度不同;
3.未对流量或压差进行控制,被检测流阻值受到流量、压差波动而变化,检测结果不具可重复性,不具可比性;
4.对检测气体未进行温度检测、补偿;导致温度的变化对检测结果影响较大。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术无法检测内漏的缺陷,提供一种一台设备即可检测外漏、内漏、內堵三种缺陷的微通道换热器流通特性检测仪。
为达到上述目的,本实用新型的微通道换热器流通特性检测仪包括工控机以及连在用于通入压缩气体的管路上的入口压力传感器、出口压力传感器、流量传感器,所述的入口压力传感器位于出口压力传感器之前,入口压力传感器、出口压力传感器分别设有管路接口用于将被测换热器连接在入口压力传感器、出口压力传感器之间,其特征是:
所述的工控机包括用于采集数据的信息采集模块(数据采集卡)、用于设定数据的输入端口、用于存贮数据的存储模块、显示模块、用于控制前述各个模块的控制模块;
所述的信息采集模块采集所述入口压力传感器、出口压力传感器、流量传感器的数据存储在所述的存储模块。
作为上述微通道换热器流通特性检测仪的优选技术手段:所述的入口压力传感器配有压力比例阀,经所述的输入端口设定所述入口压力传感器的期望值并由存储模块存储,由所述的控制模块经所述的压力比例阀将入口压力传感器的压力维持在期望值。
作为上述微通道换热器流通特性检测仪的优选技术手段:所述的流量传感器配有流量控制阀,经所述的输入端口设定所述流量传感器的期望值并由存储模块存储,由控制模块经所述的流量控制阀将流量传感器的流量维持在期望值。
作为上述微通道换热器流通特性检测仪的优选技术手段:所述的工控机包括数据调用模块,所述的管路上连接有温度传感器,所述的信息采集模块采集所述温度传感器的数据存储在所述的存储模块。
作为上述微通道换热器流通特性检测仪的优选技术手段:所述的管路上设有两截止阀,所述的入口压力传感器或/和出口压力传感器位于所述两截止阀之间。
作为上述微通道换热器流通特性检测仪的优选技术手段:所述的管路上位于被测换热器后侧的位置设有截止阀,所述的流量传感器位于被测换热器之前。
本实用新型的有益效果是:只需向管路中通入洁净干燥的压缩空气,按程序设定测试并记录被测换热器的流通特性曲线(流阻),与工控机中已设定的标准流阻区间进行比对,自动诊断存在的缺陷。
本实用新型对缺陷的检测和判定,可不解剖产品而快速识别,从而节约成本,提高效率,确保产品不良的正确识别而防止不良流入用户。
本实用新型可以一次装夹,一次性测试后,通过工控机对外漏、内漏、内堵3种缺陷进行自动测定和判定。相比现状用一台设备采用一种压力流量参数检测外漏,一台设备采用一种压力流量参数检测内堵,人工解剖抽检内漏的方案,本实用新型设备单一、速度更快、人工更少、检测更全面、更有效,为产品100%在线检测提供了保证。本设备的应用能全面提升工厂内部的整体工艺水平,提升产品出厂的合格率,减少浪费,提高品质。
微通道换热器的流通特性参数和微通道换热器的最重要的换热性能参数直接相关。只要前期做好了流通特性参数——换热性能的相关性试验,找到相互的对应关系,对流通特性参数做100%在线检测,也就相当于对每台微通道换热器做100%的换热性能试验。这将大大节约做换热性能试验需要的大量的人力、物力、财力,以及试验时间。这对新品开发的时间节约、费用减少、有效性提高将是极大的帮助。
本实用新型可对微通道换热器的流通特性参数做到100%在线检测,间接保证了微通道换热器的换热性能参数,对于空调能效比的控制,节能减排的落实,起到积极推进作用。
附图说明
图1是微通道换热器的结构示意图;
图2是零背压式检测的示意图;
图3是本实用新型检测仪的示意图;
图4是本实用新型工控机构成图;
图中标号说明:
01-压力比例阀,02-入口压力传感器,03-出口压力传感器,04-流量传感器,05-流量控制阀,06-温度传感器,07-被测换热器;
111-集流管,112-集流管,113-入口接管,114-出口接管,115-隔板,116-端盖,120-微通道扁管,130-翅片。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。
本实用新型的微通道换热器流通特性检测仪,如图3所示,其包括工控机以及连在用于通入压缩气体的管路上的入口压力传感器02、出口压力传感器03、流量传感器04,入口压力传感器02位于出口压力传感器03之前,入口压力传感器02、出口压力传感器03分别设有管路接口用于将被测换热器07连接在入口压力传感器02、出口压力传感器03之间;
如图4所示,工控机包括用于采集数据的信息采集模块(数据采集卡)、用于设定数据的输入端口、用于存贮数据的存储模块、用于计算的计算模块、用于比较计算结果与设定数据的比较模块、用于计算结果及比较结果的显示模块、用于控制前述各个模块的控制模块;
信息采集模块采集入口压力传感器02、出口压力传感器03、流量传感器04的数据存储在存储模块,由计算模块计算出被测换热器的实际流阻,由比较模块将被测换热器的实际流阻与设定的标准流阻区间比较,由显示模块显示比较结果。
具体实施时,还可以选用以下技术手段。
第一,入口压力传感器02配有压力比例阀01,经输入端口设定入口压力传感器02的期望值并由存储模块存储,由控制模块经所述的压力比例阀01将入口压力传感器02的压力维持在期望值。
第二,流量传感器04配有流量控制阀05,经输入端口设定流量传感器04的期望值并由存储模块存储,由控制模块经流量控制阀05将流量传感器04的流量维持在期望值。
第三,工控机包括数据调用模块,管路上连接有温度传感器,信息采集模块采集温度传感器的数据存储在存储模块,数据调用模块依据温度传感器的数据从存储模块中调用温度补偿系数赋予计算模块用于计算出被测换热器的实际流阻。
第四,管路上设有两截止阀,入口压力传感器或/和出口压力传感器位于两截止阀之间,关闭两截止阀,观察或者计算入口压力传感器或/和出口压力传感器的压力变化,可以判断被测换热器是否存在外漏(外漏时,两截止阀之间的压力会降低)。
第五,管路上位于被测换热器后侧的位置设有截止阀,流量传感器位于被测换热器之前,关闭该截止阀,通过流量传感器的是否有流量判断被测换热器是否存在外漏(外漏时,流量传感器有流量)。
本实用新型的微通道换热器流通特性检测仪可按照以下步骤检测:
(1)取样:抽取一组样品并逐一编号;
(2)检测样品流阻:用前述的微通道换热器流通特性检测仪依据公式hw=Q/(P1-P2)检测出每件样品的流阻,其中hw为流阻,Q为管路中的气体流量,P1为入口压力传感器检测到的换热器前的压力,P2为出口压力传感器检测到的换热器后的压力;
(3)寻找合格样品分布区间:从样品流阻的分布中选取一个区间,将该区间中的每一个样品解剖,观察是否合格,若不合格,则从样品流阻的分布中选取另一个区间,再将该区间中的每一个样品解剖,观察是否合格,如此重复,直至找到一个区间内的样品均合格,若寻找不到样品均合格的区间,直接判定所有换热器不合格,或者重新从第(1)步实施;
(4)确定标准流阻区间:在合格样品分布区间两端外侧附近选择两个样品作为目标样品,依据制造标准将该两个目标样品分别制造内漏、內堵缺陷,再次用本实用新型的微通道换热器流通特性检测仪检测该两件目标样品的流阻,将该两件目标样品的流阻之间的区间作为合格品的标准流阻区间并储存;
(5)用本实用新型的微通道换热器流通特性检测仪逐一检测被测换热器的流阻,由比较模块将被测换热器的实际流阻与设定的标准流阻区间比较,被测换热器的实际流阻落入标准流阻区间的判定为合格品、被测换热器的实际流阻小于标准流阻区间下限的判定为内漏、被测换热器的实际流阻大于标准流阻区间上限的判定为内堵;
(6)由显示模块显示比较结果。
具体实施时,还可以选用以下技术手段。
第一,两个目标样品在合格样品分布区间上、下限之外的1%的范围内选取。
第二,实施第(3)步时从样品实际流阻的分布密集处选取区间来寻找合格样品分布区间。
第三,在被测换热器上并联一个目标样品并由微通道换热器流通特性检测仪检测该目标样品的即时流阻,由计算模块计算出即时流阻与步骤(4)检测的该目标样品的流阻之间的差值并用该差值修正所述的标准流阻区间。
在实施本实用新型方法的第(4)步骤时,恒流量时输入压力(入口压力传感器检测到的换热器前的压力P1)在0-0.6MPa(不包括下限)的范围内选择几个不同的压力值分别测量所述两件目标样品的流阻,并将该两件目标样品的每个压力值下的流阻之间的区间作为合格品的每个压力值下的标准流阻区间并储存;在实施本实用新型方法的第(5)步骤时,对应第(4)步骤时在0-0.6MPa(不包括下限)的范围内选择的几个不同的压力值逐一检测被测换热器在每个压力值下的流阻,由比较模块将被测换热器在每个压力值下的实际流阻与设定的每个压力值下的标准流阻区间比较。
在实施本实用新型方法的第(4)、(5)步骤时,分别对应前段恒流量时选择的几个不同的压力值,恒流量可在600L/min以下的范围内选择具体的压力值来分别测量所述两件目标样品的流阻以及每件被测换热器的流阻。
本实用新型的检测原理是:空气在管道流动的流动阻力。
基于流体力学原理,空气在管道中流动有流动阻力(简称流阻)hw,这个阻力由二部分组成:一部分是空气在管道中流动的沿程摩擦阻力hf;一部分是空气流过弯头、阀门、收缩接头等处的局部阻力hj,这二个阻力的计算如下:
1. 沿程阻力——沿程损失(长度损失、摩擦损失)
该公式中:hf为沿程阻力,l为管道长度,d为管道直径,λ为沿程阻力系数,v为流体流速,g为重力加速度;
2.局部阻力——局部损失
该公式中:hj为局部阻力,ζ为局部阻力系数,v为流体流速,g为重力加速度;
3.总流动阻力
从以上可知, 在其他参数不变的情况下, 管道长度,管道直径,局部路径的变化将引起总流动阻力的变化。
换热器气体流通管路为一并联多管道复杂通道,当外界情况不变时,同一品种的换热器的空气流动阻力hw将保持一致(在一定误差内)。
当产品出现以内漏(管道长度和局部路径改变)、内堵(管道直径和局部路径改变)、外漏(管道长度和局部路径改变)时,管道的总流动阻力hw将发生变化。
因此,如果能检测出待检换热器的流阻并与合格换热器流阻相比较,就能鉴别出待检产品是否存在内漏,内堵,外漏等不良情况。
本实用新型将微通道换热器气体流通管路简化为一直管管路,当气体流动状态为层流时,根据Poiseuilelaw定律Q=(P1-P2)πr4/8ηL,其中Q为流量,P1为入口静压,P2为出口静压,r为管道半径,η为流体绝对黏度,L为管道长度,这里流阻可简化为hw=πr4/8ηL,因此:流阻hw= Q/(P1-P2)。
Claims (6)
1.微通道换热器流通特性检测仪,包括工控机以及连在用于通入压缩气体的管路上的入口压力传感器(02)、出口压力传感器(03)、流量传感器(04),所述的入口压力传感器(02)位于出口压力传感器(03)之前,入口压力传感器(02)、出口压力传感器(03)分别设有管路接口用于将被测换热器连接在入口压力传感器(02)、出口压力传感器(03)之间,其特征是:
所述的工控机包括用于采集数据的信息采集模块、用于设定数据的输入端口、用于存贮数据的存储模块、显示模块、用于控制前述各个模块的控制模块;
所述的信息采集模块采集所述入口压力传感器(02)、出口压力传感器(03)、流量传感器(04)的数据存储在所述的存储模块。
2.根据权利要求1所述的微通道换热器流通特性检测仪,其特征是:所述的入口压力传感器(02)配有压力比例阀(01),经所述的输入端口设定所述入口压力传感器(02)的期望值并由存储模块存储,由所述的控制模块经所述的压力比例阀(01)将入口压力传感器(02)的压力维持在期望值。
3.根据权利要求1所述的微通道换热器流通特性检测仪,其特征是:所述的流量传感器(04)配有流量控制阀(05),经所述的输入端口设定所述流量传感器(04)的期望值并由存储模块存储,由控制模块经所述的流量控制阀(05)将流量传感器(04)的流量维持在期望值。
4.根据权利要求1所述的微通道换热器流通特性检测仪,其特征是:所述的管路上连接有温度传感器,所述的信息采集模块采集所述温度传感器的数据存储在所述的存储模块。
5.根据权利要求1所述的微通道换热器流通特性检测仪,其特征是:所述的管路上设有两截止阀,所述的入口压力传感器(02)或/和出口压力传感器(03)位于所述两截止阀之间。
6.根据权利要求1所述的微通道换热器流通特性检测仪,其特征是:所述的管路上位于被测换热器后侧的位置设有截止阀,所述的流量传感器(04)位于被测换热器之前。
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CN107976306A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-05-01 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 一种回热器筛选装置及方法 |
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