CN109946098A - 一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，包括风道系统，R22制冷系统，中间冷却系统和采集控制系统。风道系统中的变频风机和静压箱、孔板流量计、加热器、蒸汽加湿器、稳流网、整流器和表面冷却器依次连接。中间冷却系统中的冷媒在冷媒贮槽中与盘管蒸发器内的R22充分换热后，经变频水泵与表面冷却器和涡街流量计连接后返回至冷媒贮槽中。该试验台能根据结霜工况下不同的空气侧和冷媒侧的状态参数要求，自动调节至额定的入口状态参数，实现冷热源出口状态参数的测量，得到结霜工况下表面冷却器的非稳态性能特性曲线。此外，该试验台还有热气除霜、易换测试芯体等功能，具有测试范围广、测量精度高、可持续运行等特点。

Description

一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台

技术领域

本发明涉及表面冷却器技术领域，尤其涉及一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台。

背景技术

表面冷却器作为空气温湿度调节的主要设备，在通常的降温除湿过程中，被处理空气流经表面冷却器时，其表面会析出凝结水，敷在翅片管表面的亲水铝箔会使凝结的水珠易于铺展开而顺着片材向下流动，最终凝结水会经接水盘和后置水管排空。而对于冬天空调制热的室外热交换器以及某些诸如炸药生产储藏、药品生产运输、精密仪器生产使用等工艺性应用的空调室内热交换器而言，其所要求的被控环境温湿度低于露点温度，制冷系统的蒸发温度在0℃以下。由于蒸发温度低于冰点，表面冷却器表面会发生结霜现象。翅片表面结霜会使通风截面逐渐被冰霜封堵，热交换能力随之下降，最终致使被控环境的温湿度难以保障。因此，为了探究结霜工况下表面冷却器的非稳态性能特征，以及针对运用在结霜模式下的表面冷却器进行结构优化设计，建立一套在结霜工况下可灵活换装表面冷却器测试芯体、冷热源温度可变的性能试验台是一套有效的研究方案。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，为研究结霜工况下表面冷却器的非稳态性能特征和结构优化设计提供实验支持，为探究电热、水等除霜方法的实际效用提供检测平台。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，包括风道系统，R22制冷系统，中间冷却系统以及采集控制系统；其中，

所述风道系统沿风向依次包括闭合式风道、变频风机以及静压箱，在所述闭合式风道内沿风向依次设置加热器、蒸汽加湿器以及表面冷却器，所述加热器设在所述静压箱的出口端；

所述R22制冷系统设于所述闭合式风道之外，包括冷凝器、电磁膨胀阀、盘管蒸发器以及压缩机，所述冷凝器、电磁膨胀阀、盘管蒸发器以及压缩机之间通过冷却管路形成闭合管路；

所述中间冷却系统包括冷媒贮槽以及冷媒介质，所述冷媒贮槽内注入冷媒介质，所述盘管蒸发器安装在所述冷媒贮槽内；

所述采集控制系统用于采集来自加热器、蒸汽加湿器、表面冷却器、所述R22制冷系统以及中间冷却系统的各种传感信号，并进行试验。

作为优选，所述表面冷却器与所述蒸汽加湿器之间还设置稳流网和整流器，所述整流器设在所述稳流网的出口端。

作为优选，所述静压箱与所述加热器之间设有孔板流量计。

作为优选，所述风道系统中的加热器、蒸汽加湿器和表面冷却器的前后风道内均设置温湿度传感器和压力传感器，传感器信号和所述采集控制系统连接。

作为优选，所述冷媒贮槽的出口端与所述表面冷却器的进口端之间连接第一冷却水管，所述冷媒贮槽的进口端与所述表面冷却器的出口端之间连接第二冷却水管。

作为优选，所述第一冷却水管上设置变频水泵，所述第二冷却水管上设置涡街流量计，涡街流量计和变频水泵的变频器的信号均采集控制系统连接。

作为优选，在所述变频风机的进风口端还安装补气阀。

作为优选，所述风道系统，R22制冷系统和中间冷却系统的管路和部件外圈均包有保温材料。

作为优选，所述冷媒介质为配比的乙醇和水的混合物。

本发明的有益效果是：

本发明涉及的一种带有中间冷媒的闭式表面冷却器在结霜工况下的通用性能试验装置，能在不同的空气侧温湿度及冷媒侧温度及流量的工况下，综合试验分析翅片管表面发生结霜现象时表面冷却器的非稳态性能特征；非稳态试验过程中，动态实时测量表面冷却器冷热源进出口状态参数，可在表面冷却器结霜过程中实时测量结霜造成的风堵状况和换热器的非稳态性能；试验装置中自带热气除霜功能，可在不拆卸部件的前提下，循环进行结霜工况下的表面冷却器性能试验；表面冷却器易于拆卸和更换，可为应用在结霜工况下的表面冷却器结构优化设计提供检测平台。

附图说明

图1为本发明流程示意图。

其中：1-变频风机，2-静压箱、3-孔板流量计、4-加热器、5-蒸汽加湿器、6-稳流网、7-整流器、8-表面冷却器、9-补气阀、10-压缩机、11-冷凝器、12-电磁膨胀阀、13-盘管蒸发器，14-冷媒贮槽，15-变频水泵，16-涡街流量计，17-采集控制仪。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

实施例：参照附图1所示，一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器8性能试验台，包括风道系统，R22制冷系统，中间冷却系统以及采集控制系统，所述风道系统，R22制冷系统和中间冷却系统的管路和部件外圈均包有保温材料；其中，

所述风道系统沿风向依次包括闭合式风道、变频风机1以及静压箱2，所述静压箱2与所述加热器4之间设有孔板流量计3，在所述变频风机1的进风口端还安装补气阀9，在所述闭合式风道内沿风向依次设置加热器4、蒸汽加湿器5以及表面冷却器8，所述加热器4设在所述静压箱2的出口端；所述表面冷却器8与所述蒸汽加湿器5之间还设置稳流网6和整流器7，所述整流器7设在所述稳流网6的出口端；

所述R22制冷系统设于所述闭合式风道之外，包括冷凝器11、电磁膨胀阀12、盘管蒸发器13以及压缩机10，所述冷凝器11、电磁膨胀阀12、盘管蒸发器13以及压缩机10之间通过冷却管路形成闭合管路；

所述中间冷却系统包括冷媒贮槽14以及冷媒介质，所述冷媒介质为配比的乙醇和水的混合物，所述冷媒贮槽14内注入冷媒介质，所述盘管蒸发器13安装在所述冷媒贮槽14内；所述冷媒贮槽14的出口端与所述表面冷却器8的进口端之间连接第一冷却水管，所述冷媒贮槽14的进口端与所述表面冷却器8的出口端之间连接第二冷却水管；所述第一冷却水管上设置变频水泵15，所述第二冷却水管上设置涡街流量计16。

所述采集控制系统用于采集来自加热器4、蒸汽加湿器5、表面冷却器8、所述R22制冷系统以及中间冷却系统的各种传感信号，通过信号线与采集控制仪17连接，并进行试验。

控制方法实施例：

所述风道系统中的加热器4、蒸汽加湿器5和表面冷却器8的前后风道内均设置温湿度传感器和压力传感器，传感器信号和采集控制仪17连接；孔板流量计3和变频风机1变频器的信号和采集控制仪17连接；R22制冷系统中的电磁膨胀阀12的开关量信号和采集控制仪17连接；中间冷却系统中的冷媒贮槽14、变频水泵15和表面冷却器8的中间冷媒管路前后都设置温度传感器和压力传感器，传感器信号和采集控制仪17连接；涡街流量计16和变频水泵15变频器的信号和采集控制仪17连接；

所述风道系统中风量的调节根据孔板流量计3的信号反馈，并经由变频风机1的变频器完成调节；表面冷却器8入口端前空气温湿度的调节根据加热器4和蒸汽加湿器5前后风道内的温湿度传感器信号反馈，并经由加热器4和蒸汽加湿器5的输入电功率完成调节；冷媒贮槽14出口端温度的调节由电磁膨胀阀12的开关信号量控制；中间冷媒的流量调节根据涡街流量计16的信号反馈，并经由变频水泵15的变频器完成调节。

本发明的工作原理为：

空气在风道中经过变频风机1后，进入能减少动压、增加静压和稳定气流的静压箱2中，空气经喇叭状变径后经过气流组织相对稳定的孔板流量计3进行流量测量，依次经过加热器4和蒸汽加湿器5对空气温湿度进行预处理，然后经稳流网6和整流器7对气流组织作进一步处理，之后经过表面冷却器8进行性能测试，最后空气会进入变频风机1进风口完成气流的闭式循环。为避免闭式风道内负压的产生，在变频风机1进风口前端设置补气阀9。

空气侧流量由变频风机1的变频器完成调节，通过改变变频器的频率，该试验装置能实现空气侧较宽流量范围内的试验测量。

表面冷却器8入口端前的空气温湿度由加热器4和蒸汽加湿器5的输入电功率完成调节，该试验装置可实现空气侧不同温湿度工况下的试验测量。

中间冷媒由变频水泵15从冷媒贮槽14中泵出，然后经过表面冷却器88冷却来流的空气后，进入涡街流量计16实现冷媒流量的测量，最后返回至冷媒贮槽14。

冷媒贮槽14内中间冷媒的温度由电磁膨胀阀12的开关量实现调节，中间冷媒的温度最低可达到-7℃。中间冷媒的流量调节由变频水泵15的变频器完成调节。通过改变电磁膨胀阀12的开度和变频器的频率，该试验装置能实现冷流体侧多种设计工况下的试验测量。

根据待测表面冷却器8的设计工况，监测采集系统测量的温湿度、压力、流量等参数，依次通过控制系统调节变频器、电磁膨胀阀开度等信号，待表面冷却器8的空气侧和冷媒侧进口的状态参数达到额定工况后开始试验，随着表面冷却器8霜层厚度的增加，通过采集控制仪记录表面冷却器8出口处的状态参数，即可得到结霜工况下表面冷却器的传热系数以及压损系数；关闭变频水泵15结束试验，调大加热器4的输入功率，对表面冷却器8进行热气除霜作业；当除霜完毕后，根据表面冷却器8的其他设计工况，重复上述实验。

该试验台能根据结霜工况下不同的空气侧和冷媒侧的状态参数要求，自动调节至额定的入口状态参数，并实现冷热源出口状态参数的测量，可计算出表面冷却器空气侧翅片表面的和冷媒侧管内的传热系数以及压损系数，从而得到结霜工况下表面冷却器的非稳态性能特性曲线。此外，该试验台还有热气除霜、易换测试芯体等功能，具有测试范围广、测量精度高、可持续运行等特点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：包括风道系统，R22制冷系统，中间冷却系统以及采集控制系统；其中，

所述风道系统沿风向依次包括闭合式风道、变频风机以及静压箱，在所述闭合式风道内沿风向依次设置加热器、蒸汽加湿器以及表面冷却器，所述加热器设在所述静压箱的出口端；

所述R22制冷系统设于所述闭合式风道之外，包括冷凝器、电磁膨胀阀、盘管蒸发器以及压缩机，所述冷凝器、电磁膨胀阀、盘管蒸发器以及压缩机之间通过冷却管路形成闭合管路；

所述中间冷却系统包括冷媒贮槽以及冷媒介质，所述冷媒贮槽内注入冷媒介质，所述盘管蒸发器安装在所述冷媒贮槽内；

所述采集控制系统用于采集来自加热器、蒸汽加湿器、表面冷却器、所述R22制冷系统以及中间冷却系统的各种传感信号，并进行试验。

2.根据权利要求1所述的一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：所述表面冷却器与所述蒸汽加湿器之间还设置稳流网和整流器，所述整流器设在所述稳流网的出口端。

3.根据权利要求2所述的一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：所述静压箱与所述加热器之间设有孔板流量计。

4.根据权利要求3所述的一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：所述风道系统中的加热器、蒸汽加湿器和表面冷却器的前后风道内均设置温湿度传感器和压力传感器，传感器信号和所述采集控制系统连接。

5.根据权利要求4所述的一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：所述冷媒贮槽的出口端与所述表面冷却器的进口端之间连接第一冷却水管，所述冷媒贮槽的进口端与所述表面冷却器的出口端之间连接第二冷却水管。

6.根据权利要求5所述的一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：所述第一冷却水管上设置变频水泵，所述第二冷却水管上设置涡街流量计，涡街流量计和变频水泵的变频器的信号均与采集控制系统连接。

7.根据权利要求1所述的一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：在所述变频风机的进风口端还安装补气阀。

8.根据权利要求1所述的一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：所述风道系统，R22制冷系统和中间冷却系统的管路和部件外圈均包有保温材料。

9.根据权利要求1所述的一种闭式带中间冷媒的结霜工况下表面冷却器性能试验台，其特征在于：所述冷媒介质为配比的乙醇和水的混合物。