一种制冷剂质量测试装置及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于制冷及空调技术领域，具体涉及一种制冷剂质量测试装置及测试方 法。
【背景技术】
[0002] 制冷剂充灌量及其在制冷空调系统各部件中的分布是否合适直接影响制冷空调 系统性能、可靠性及耐用性。随着制冷空调系统仿真技术的发展，系统最佳充灌量和制冷剂 分布问题都可以解决，但是制冷空调系统实际运行中，大部分制冷剂位于冷凝器和蒸发器 中，并且相当多的制冷剂处于两相状态，制冷剂质量特别是两相区制冷剂质量不仅与温度 和压力有关，还与空泡系数有关，由于无理论的空泡系数模型预测方法，目前两相区制冷剂 质量的预测精度并不高，使得仿真方法并未能得到有效推行。因此，准确方便的测量两相区 制冷剂质量或空泡系数对于制冷系统仿真技术的发展及制冷剂充灌量相关的研究是非常 有必要的。
[0003]目前，制冷剂质量测试主要采用快速关阀法(quick-closing-valves-method)与 称重法相结合的方法，其中称重法又分为直接称重法和迀移称重法。直接称重法是一种最 简单方便的测量方法，将装满特定状态制冷剂的待测部件置于天平或秤上，记录下质量，再 减去待测部件自重，即得到待测部件内制冷剂的质量。迀移称重法是将装满特定状态制冷 剂的待测部件与一个真空的采样容器相连，将采样容器置于低温环境中（如液氮），利用低 温效应将待测部件中的制冷剂抽到采样容器中，然后对采用容器进行称重，测得的质量减 去采样容器自重即得制冷剂质量。
[0004]直接称重法虽然操作简单方便，但若待测部件自重远远超过部件内制冷剂质量时 测试精度会很低;迀移称重法将制冷剂迀移到质量较轻的采样容器中，可大幅度提高测试 精度。但以上两种方法均存在需拆装待测部件或采样容器的缺点，费时费力，而且频繁拆装 使连接口容易损坏产生泄漏，每个测试工况称重完毕后都需将待测部件或采样容器内的制 冷剂放掉，因此需定期给测试系统补充制冷剂。对于迀移称重法，还存在采样容器与待测部 件相连管路中的制冷剂泄漏，需要创造低温环境，迀移过程平衡时间长等缺点。
[0005]由于现有技术中的制冷剂质量测试方法存在需拆装待测部件或采样容器的缺点、 费时费力、自动化程度低，而且频繁拆装使连接口容易损坏产生泄漏的技术问题，因此本发 明研究设计出一种制冷剂质量测试装置及测试方法。
【发明内容】
[0006]因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的制冷剂质量测试方法存在 需拆装待测部件或采样容器的缺点、费时费力、自动化程度低的缺陷，从而提供一种制冷剂 质量测试装置及测试方法。
[0007]本发明提供了一种制冷剂质量测试装置，其包括处在制冷循环回路中的待测部 件，还包括从所述待测部件一端分支出来的旁通管路及设置在该旁通管路上的采样容器； 在所述待测部件两端上和在采样容器上均设置有压力检测元件和温度检测元件，所述检测 元件的信号端均连接到具有制冷剂物性计算功能的控制器;该装置还包括可控制循环回路 和/或旁通管路通断的控制阀系统。
[0008]优选地，所述控制阀系统包括分别设置在所述待测部件的两端可控制该制冷循环 回路接通或断开的第一阀门和第二阀门。
[0009]优选地，所述旁通管路从所述待测部件与所述第一阀门之间或从所述待测部件与 所述第二阀门之间的位置分支出来。
[0010] 优选地，所述控制阀系统还包括设置在所述旁通管路上可控制该旁通管路接通或 断开的第三阀门。
[0011] 优选地，所述制冷循环回路上还设置有与所述待测部件一起维持该制冷循环正常 循环运转及调节待测部件进、出口制冷剂状态的实验台测试系统。
[0012] 优选地，当所述测试装置包括第一阀门和第二阀门时，在所述第一阀门、所述待测 部件和所述第二阀门连接而成的管路段的两端还并联设置有一并联旁通支路，且所述控制 阀系统还包括设置在该并联旁通支路上的第四阀门。
[0013]优选地，当所述装置包括第一、第二、第三和第四阀门时，所述第一阀门和第二阀 门是气动或电动球阀中的任意一种，且第三阀门和第四阀门是截止阀、手动球阀、气动或电 动球阀中的任意一种。
[0014]优选地，所述待测部件是单根换热管，或多根串联或并联的换热管，或是换热器。
[0015]优选地，所述制冷循环回路中设置有包括压缩机、室外换热器、节流装置、内外机 连接小管、室内换热器和内外机连接大管的多个结构，且所述待测部件为上述结构中的至 少一个。
[0016]优选地，所述旁通管路为至少一个，设置在所述待测部件的一端，且制冷循环回路 上设置有多个通断阀门。
[0017]优选地，所述多个结构为6个，在每个结构的两端上均设置有通断阀门，且每个结 构在与其相邻的一个通断阀门之间均设置有旁通管路，每个旁通管路上均连接有采样容 器。
[0018]本发明还提供一种制冷剂质量测试方法，其使用前述的制冷剂质量测试装置对所 述待测部件进行质量测试。
[0019]优选地，通过控制阀系统的控制，将制冷剂封闭在制冷剂质量待测部件内；且将采 样容器与制冷剂质量待测部件连通，使制冷剂质量待测部件内的制冷剂自由膨胀到采样容 器中成为过热气体，进而可通过具有温度压力采集及制冷剂物性计算功能的控制器计算出 待测部件内制冷剂质量。
[0020] 优选地，具体包括如下步骤：
[0021] 1)抽真空步骤:对整个测试装置进行抽真空，并充入已知质量的制冷剂；
[0022] 2)待测部件常规性能测试过程:设定制冷循环回路的运行工况，维持稳态运行一 定时间并保存相关数据；
[0023] 3)制冷剂质量测试过程:关闭制冷循环回路，开启旁通管路，待压力和温度数据均 达到稳态后，采集数据，计算出三个不同时间下的压力和温度的平均值P和T，根据制冷剂物 性程序计算出对应的制冷剂气体密度P及待测部件内制冷剂质量；
[0024] 4)采样容器内的制冷剂回收过程:打开旁通管路，开启制冷循环回路，当采样容器 内的压力减小到基本不变时关闭旁通管路，开始下一个工况的测试。
[0025]优选地，制冷剂质量测试过程中，还包括给待测部件加热的步骤。
[0026]优选地，计算并确定采样容器的内容积：
[0027] 1)根据待测部件结构参数计算其内容积，记为VI;
[0028] 2)计算待测部件内充满液体制冷剂时的质量ml=pL*Vl，其中密度pL取待测部件试 验压力对应的饱和液体密度；
[0029] 3)根据制冷剂物性程序计算当待测部件内制冷剂温度为环境温度T环且过热度Δ Tsh=5~10K时的制冷剂密度p1;
[0030] 4)采样容器内容积V2为ml/pl。
[0031]优选地，当测试装置用于单管内两相流制冷剂质量测试时还可测试出空泡系数：
[0032]
[0033]该式中，m-单管内测试的制冷剂质量，kg;
[0034] Pg，Pi-单管进出口平均压力对应的饱和气相密度，饱和液相密度，kg/m3;
[0035]α-空泡系数；
[0036] V-单管内容积，m3。
[0037]本发明提供的制冷剂质量测试装置及测试方法具有如下有益效果：
[0038] 1.具有较高的自动化程度。系统能通过采集的待测部件内制冷剂温度和压力自动 判断开关阀门的时间，或提醒实验人员或自动进行阀门的开关控制，再通过外置的数据采 集系统及制冷剂物性计算模块计算出待测部件内制冷剂质量，实现制冷剂质量的自动测 试。
[0039] 2.精度高。制冷剂质量测试过程中除了阀门的开关外基本无任何泄漏，测试结果 只需根据测量稳态情况下的温度和压力就可直接计算出来，无手动操作不当引起的各种偶 然误差。
[0040] 3.成本低。无额外制冷剂损耗，无需创造低温环境。
【附图说明】
[0041 ]图1是根据本发明的制冷剂质量测试装置第一实施例的示意图；
[0042]图2是根据本发明的制冷剂质量测试装置第二实施例的示意图。
[0043]图中附图标记表示为：
[0044] 001-实验台测试系统，002-制冷剂质量待测部件，003-采样容器，004-控制 器，01-第一阀门，02-第二阀门，03-第二阀门，04--第四阀门；
[0045] 1-压缩机，2-室外换热