专利名称：二氧化碳压缩机－膨胀机性能测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种制冷技术领域的系统，具体地说，是一种二氧化碳压缩机-膨胀机性能测试系统。
背景技术：
目前，二氧化碳作为替代制冷剂的研究已是制冷技术领域里最为活跃的研究方向之一。特别是在汽车空调(MAC)、环境控制单元(ECU)以及热泵热水器(HPWP)的应用领域，二氧化碳的应用已得到行业内的关注并日益显现出其特有的优势。这其中，作为制冷系统的“心脏”部件，二氧化碳压缩机的开发研制至关重要，其性能的好坏直接影响着二氧化碳系统整体的性能高低及其稳定性。另一方面，考虑到二氧化碳系统的节流损失较大，其节流过程中膨胀功的回收无疑会对二氧化碳系统整体性能带来进一步的提高。也正是出于这种考虑，二氧化碳膨胀机的开发也同压缩机一样，正越来越成为二氧化碳研究领域中的热点。因此，为促进二氧化碳压缩机及膨胀机的研制开发，有必要建立与之配套的性能测试装置，从而为研制开发过程中压缩机及膨胀机进一步结构、性能以及可靠性方面的改善提供实验依据。
经对现有技术的文献检索发现，Beat Hubacher等在《Measurement ofperformance of carbon dioxide compressors》ARTI-21CR/611-10070-01，December2002上发表的总结报告(二氧化碳压缩机性能测试，ARTI-21CR/611-10070-01，2002年12月)中提出基于热气旁通原理设计并搭建二氧化碳压缩机性能测试试验台。从压缩机排出的高压制冷剂首先经过节流降压至低于临界压力的一个中间压力值，后分别进入排气通路与旁通通路。通过调节分别位于排气通路与旁通通路上的调节阀去实现压缩机吸、排气压力的控制。其不足之处是由于性能测试机构基于热气旁通原理，吸排气压力的控制均通过调节阀实现，控制复杂。在进行两级二氧化碳压缩机测试时，不采用中间冷却，无法控制压缩机两级进气温度。从压缩机排出的高压制冷剂首先经过节流降压至中间压力值，同一试验台无法实现二氧化碳膨胀机性能的测试。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种二氧化碳压缩机-膨胀机性能测试机构，使其采用一种新的回路系统，从而实现全封闭式二氧化碳压缩机以及膨胀机的性能测试。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括蒸发器、中间冷却器、冷却风扇、油分离器、气冷器、过滤器、质量流量计、气液分离器、第一膨胀阀、第二膨胀阀、电子膨胀阀以及电加热器。它们的连接关系为电加热器出口与被测压缩机入口相连，中间冷却器入口与被测压缩机一级排气相连，中间冷却器出口与被测压缩机两级入口相连，冷却风扇通过外部固定安装于中间冷却器正面，油分离器制冷剂进口与被测压缩机两级排气相连，油分离器回油口分别与压缩机一或二级吸气口相连，气冷器入口与油分离器制冷剂出口相连，气冷器出口分别与质量流量计入口以及电子膨胀阀入口相连，质量流量计出口与过滤器入口相连，过滤器出口分别与第一膨胀阀以及第二膨胀阀入口相连，第一膨胀阀出口以及第二膨胀阀出口均与被测膨胀机入口相连，电子膨胀阀出口与蒸发器入口相连。蒸发器出口与气液分离器入口相连，气液分离器出气口与电加热器入口相连，电加热器出口与被测压缩机一级吸气口相连。
本发明中，低温低压二氧化碳制冷剂从被测压缩机一级进气口进入，通过压缩机压缩后进入中间冷却器进行中间冷却，随后从压缩机两级吸气口进入压缩机进行两级压缩。从两级排气口排出的高温高压制冷剂随后进入油分离器，分离出来的润滑油通过回油孔返回至压缩机一或二级吸气口。经过油分处理的制冷剂随后进入气冷器进行冷却降温，然后通过质量流量计进行流量测定，之后进入节流机构。本测试系统中设计有两组并行节流机构。当要进行膨胀机性能测试时，从气冷器排出的制冷剂被分成两路，一路先后通过质量流量计和过滤器后进入第一、第二膨胀阀，完成膨胀机入口前状态的控制，随后进入被测膨胀机完成膨胀降温并释放膨胀功。另一路则直接进入电子膨胀阀进行节流降温。随后，从膨胀机出口排出的制冷剂与从电子膨胀阀出口处排出的制冷剂汇合后进入蒸发器入口。当不需要进行膨胀机性能测试时，从气冷器排出的制冷剂先后通过质量流量计和过滤器后直接进入电子膨胀阀，从而实现节流降压，随后进入蒸发器进行蒸发吸热。从蒸发器出口排出的制冷剂通过气液分离器后进入电加热器进行压缩机入口状态的精确控制，随后返回至被测压缩机一级吸气口。
本发明可以用于单级或双级全封闭式二氧化碳压缩机以及膨胀机的性能测试。所测试的膨胀机，可以是压缩机膨胀机一体机，亦可以是单体膨胀机结构。在进行双级压缩机的性能测试时，配备了中间冷却器从而可以实现两级入口温度的控制。本发明具有结构简单、成本低廉、使用灵活的特点，能满足二氧化碳压缩机以及膨胀机的性能测试要求。
图1为本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括蒸发器1、中间冷却器2、油分离器3、气冷器4、过滤器5、电加热器6、气液分离器7、冷却风扇8、膨胀阀9、膨胀阀10、电子膨胀阀11以及质量流量计12。电加热器6出口与被测压缩机13入口相连，冷却风扇8通过外部固定安装于中间冷却器2正面，中间冷却器2入口与被测压缩机12一级排气相连，中间冷却器2出口与被测压缩机13两级入口相连，油分离器3制冷剂进口与被测压缩机13两级排气口相连，油分离器3回油口分别与被测压缩机13一或二级吸气口相连，气冷器4入口与油分离器3制冷剂出口相连，气冷器4出口分别与质量流量计12入口以及电子膨胀阀11入口相连，质量流量计12出口与过滤器5入口相连，过滤器5出口分别与膨胀阀9以及膨胀阀10入口相连，膨胀阀9与膨胀阀10出口与被测膨胀机14入口相连，电子膨胀阀11出口与蒸发器1入口相连。蒸发器1出口与气液分离器7入口相连，气液分离器7出气口与电加热器6入口相连，电加热器6出口与被测压缩机13一级吸气口相连。
进行性能测试时，低温低压二氧化碳制冷剂从被测压缩机13的一级进气口进入，被压缩机压缩后进入中间冷却器2进行中间冷却并通过调节冷却风扇8的转速来控制中间冷却器2的出口温度。通过中间冷却后的二氧化碳制冷剂随后从被测压缩机13的两级吸气口进入压缩机进行两级压缩。从两级排气口排出的高温高压制冷剂随后进入油分离器3，分离出来的润滑油通过回油孔返回至被测压缩机13的一或二级吸气口，而经过油分处理的制冷剂随后进入气冷器4进行冷却降温并通过调节冷却水流量来控制气冷器4出口状态，随后制冷剂进入节流机构。本测试系统中设计有两组并行节流机构。当要进行膨胀机性能测试时，从气冷器4排出的制冷剂被分成两路，一路先后通过质量流量计12和过滤器5后进入膨胀阀9和膨胀阀10，完成被测膨胀机14入口前状态的控制，随后进入被测膨胀机14完成膨胀降温并释放膨胀功。另一路则直接进入电子膨胀阀11进行节流降温。随后，从被测膨胀机14出口排出的制冷剂与从电子膨胀阀11出口处排出的制冷剂汇合后进入蒸发器1入口。当不需要进行膨胀机性能测试时，从气冷器4排出的制冷剂先后通过质量流量计12和过滤器5后直接进入电子膨胀阀11，从而实现节流降压，随后进入蒸发器1进行蒸发吸热并通过调节水侧状态实现被测压缩机13入口状态点的控制。从蒸发器1出口排出的制冷剂通过气液分离器7后进入电加热器6从而实现被测压缩机12入口状态点的进一步精确控制，随后进入被测压缩机13一级吸气口。
权利要求
1.一种二氧化碳压缩机-膨胀机性能测试系统，包括蒸发器(1)、中间冷却器(2)、油分离器(3)、气冷器(4)、过滤器(5)、电加热器(6)、气液分离器(7)、风扇(8)、膨胀阀(9)、膨胀阀(10)、电子膨胀阀(11)、质量流量计(12)，其特征在于，蒸发器(1)入口与电子膨胀阀(11)出口相连，冷却风扇(8)通过外部固定于中间冷却器(2)正面，中间冷却器(2)、油分离器(3)与被测压缩机(13)相连，气冷器(4)入口与油分离器(3)制冷剂出口相连，气冷器(4)出口分别与质量流量计(12)入口以及电子膨胀阀(11)入口相连，质量流量计(12)出口与过滤器(5)入口相连，过滤器(5)出口分别与膨胀阀(9)以及膨胀阀(10)入口相连，膨胀阀(9)以及膨胀阀(10)出口与被测膨胀机(14)入口相连，蒸发器(1)出口与气液分离器(7)入口相连，气液分离器(7)出气口与电加热器(6)入口相连，电加热器(6)出口与被测压缩机(13)一级吸气口相连。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳压缩机-膨胀机性能测试系统，其特征是，中间冷却器(2)入口与被测压缩机(13)一级排气相连，中间冷却器(2)出口与被测压缩机(13)两级入口相连。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳压缩机-膨胀机性能测试系统，其特征是，蒸发器(1)入口分别与电子膨胀阀(11)出口以及被测膨胀机(14)出口相连。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳压缩机一膨胀机性能测试系统，其特征是，油分离器(3)制冷剂进口与被测压缩机(13)两级排气口相连，油分离器(3)回油口分别与被测压缩机(13)一或二级吸气口相连。
全文摘要
一种二氧化碳压缩机－膨胀机性能测试系统，属于制冷技术领域。本发明中，蒸发器出口与气液分离器入口相连，冷却风扇通过外部固定安装于中间冷却器正面，中间冷却器、油分离器与被测压缩机相连，气冷器入口与油分离器制冷剂出口相连，气冷器出口分别与质量流量计入口以及电子膨胀阀入口相连，质量流量计出口与膨胀阀入口相连，膨胀阀出口与被测膨胀机入口相连，蒸发器出口与气液分离器入口相连，气液分离器出气口与电加热器入口相连，电加热器出口与被测压缩机一级吸气口相连。本发明具有结构简单、成本低廉、使用灵活的特点，解决了目前主流全封闭式二氧化碳压缩机以及膨胀机的性能测试的问题。
文档编号G01M99/00GK1844883SQ20061002643
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者杨军, 张利, 茅立华, 陈江平, 陆平 申请人:上海交通大学