容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法。其中该装置包括顺次连接的冷凝器、第一过冷器、第一液体流量计和第一膨胀阀，且所述冷凝器的入口与待测压缩机的出口连接，所述第一膨胀阀的出口通过管路与闪蒸器的连通，所述闪蒸器的出气口连接所述待测压缩机；还包括顺次连接的第二过冷器、第二液体流量计和量热器，且所述第二过冷器的入口通过管路连接到所述闪蒸器内部的液体中，所述量热器的出口与所述待测压缩机的入口连接。其使进入到第二流量计中的制冷剂从原来的气液两相转变为单纯的液相，使所测试的压缩机的制冷量的计算可基于准确的数值进行计算，而无需使用近似值进行估算，大大提高了增焓压缩机制冷量测试的准确性。
【专利说明】
容积式増焓压缩机制冷量测试装置及测试方法
技术领域
[0001] 本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置及 测试方法。
【背景技术】
[0002] 容积式增焓压缩机（如双级增焓转子式压缩机、喷气增焓转子式压缩机、喷气增 焓涡旋压缩机等），相比普通压缩机，由于其高能效、宽温度范围、高可靠性的优点得到越来 越广泛的应用。因此，此类压缩机的制冷性能研究与改善具有重要的意义。但是目前对制 冷量的测试存在一定的缺陷，导致容积式增焓压缩机制冷量测试偏差大，不利于指导该类 压缩机高效化发展。
[0003] -般，对于制冷量75KW以下的制冷量测试装置，目前的容积式増焓压缩机制冷量 测试装置如图1所示。对制冷量的计算有两种方法，即X法和Y法，两种方法同时测量，结 果偏差4 %以内。X法为第二制冷剂量热器法，Y法为制冷剂液体流量计法。制冷量计算方 法如下：
[0006] 其中，公式（1)中，^为量热器电加热功率，由试验台量热器功率仪测出； F(ta_ts)为漏热量，根据量热器内外温差计算出；hg2为离开量热器制冷剂实际比焓；h f2S 进入膨胀阀101的液体制冷剂实际比焓；hgl为规定工况下吸气理论比焓；hfl为规定工况下 进入膨胀阀101的制冷剂理论比焓。公式（2)中，v ga为吸气实际比容；vgl为规定工况下吸 气理论比容。
[0007] 图2给出了传统测试装置测试的压焓图，制冷剂的循环路线为1 一2- 6- 7- 9一 10 - 4'一5'。可以看出，上述制冷量计算准确的前提是从闪蒸器出来进入膨胀阀2的制冷 剂状态为纯液态，但是实际上从闪蒸器进入膨胀阀2的制冷剂状态可能为气液两相，从而 导致测试结果失真。原因在于处于气液两相的制冷剂无法测得h f2的比比焓h 4，，只能采用 中间压力对应的饱和液比比焓h4代替，X法计算结果失真。而液体流量计2无法准确测出 两相流的质量流量q m2, Y法计算结果失真。
[0008] 容积式增焓压缩机现有的制冷量试验、计算方法存在部分测试工况下实验结果失 真、主副偏差大的问题，无法准确评价此类压缩机的制冷性能。
【发明内容】
[0009] 基于此，有必要针对传统技术中，容积式增焓压缩机制冷量测试不准确，造成此类 压缩机制冷性能评价不准确的问题，提供一种能够提供准确的测试数据进行容积式增焓压 缩机制冷量计算的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，及相应的容积式增焓压缩机制冷量 测试方法。
[0010] 为实现本发明目的提供的一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置，包括顺次连接 的冷凝器、第一过冷器、第一液体流量计和第一膨胀阀，且所述冷凝器的入口与待测压缩机 的出口连接，所述第一膨胀阀的出口通过管路与闪蒸器的连通，所述闪蒸器的出气口连接 所述待测压缩机；
[0011] 还包括顺次连接的第二过冷器、第二液体流量计和量热器，且所述第二过冷器的 入口通过管路连接到所述闪蒸器内部的液体中，所述量热器的出口与所述待测压缩机的入 口连接。
[0012] 作为一种式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，所述量热器中设置有加热 器。
[0013] 作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，所述第二过冷器为套 管式、壳管式或者板式换热器。
[0014] 作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，所述冷凝器为套管 式、壳管式或者板式换热器。
[0015] 作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，所述量热器为隔热压 力容器。
[0016] 作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置的可实施方式，还包括设置在所述第 二液体流量计和所述量热器之间的第二膨胀阀。
[0017] 基于同一发明构思的一种容积式增焓压缩机制冷量测试方法，使用前述的容积式 增焓压缩机制冷量测试装置对待测的容积式增焓压缩机的制冷量进行测试，包括以下步 骤：
[0018] 启动待测压缩机运行后，测量第一膨胀阀入口侧的制冷剂实测比焓匕，并记录第 一液体流量计的流量值qna和第二液体流量计的流量值
[0020] 将所述预期理论比焓h4,作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h fl;
[0021]
计算所述待测 压缩机的制冷量；
[0022] 其中，qg为待测压缩机补气流量，qg= qml_qm；!;h3为中间压力对应饱和蒸汽比：!：含；hg 为第一膨胀阀入口处的制冷剂实测比焓；Φ i为量热器电加热功率，由试验台量热器功率仪 测出；F(ta_ts)为漏热量，根据量热器内外温差计算出；h g2为离开量热器制冷剂实际比焓； hf2为第二膨胀阀入口处的液体制冷剂实际比焓；hgl为规定工况下吸气理论比焓；vga为吸 气实际比容；v gl为规定工况下吸气理论比容。
[0023] 作为一种容积式增焓压缩机制冷量测试方法的可实施方式，所述将所述预期理论 比焓h4,作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓，包括以下步骤：
[0024] 判断h4,是否大于中间压力对应饱和液比焓h 4 〃，；
[0025] 若是，则将所述预期理论比焓h4,作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论 比焓h fl;
[0026] 若否，则将所述中间压力对应饱和液比焓h4?，作为规定工况下进入第二膨胀阀的 制冷剂理论比洽h fl。
[0027] 本发明的有益效果包括：本发明提供的一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置及 测试方法，其通过在闪蒸器和第二流量计之间增加第二过冷器，使进入到第二流量计中的 制冷剂从原来的气液两相转变为单纯的液相，从而可以准确的测得制冷剂通过第二流量计 的量，也就使所测试的压缩机的制冷量的计算可基于准确的数值进行计算，而无需使用近 似值进行估算，大大提高了增焓压缩机制冷量测试的准确性。
【附图说明】
[0028] 图1为传统技术中的容积式增焓压缩机制冷量测试装置结构示意图；
[0029] 图2为传统技术中容积式增焓压缩机制冷量测试的压焓示意图；
[0030] 图3为本发明一具体实施例的容积式增焓压缩机制冷量测试装置结构示意图；
[0031] 图4为本发明一具体实施例中容积式增焓压缩机制冷量测试的压焓示意图。
【具体实施方式】
[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的 容积式增焓压缩机制冷量测试装置及测试方法的【具体实施方式】进行说明。应当理解，此处 所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033] 本发明一实施例的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，如图3所示，包括顺次连 接的冷凝器100、第一过冷器200、第一液体流量计300和第一膨胀阀400,且所述冷凝器 100的入口与待测压缩机500的出口连接，所述第一膨胀阀的出口通过管路与闪蒸器600的 连通，所述闪蒸器的出气口连接所述待测压缩机500。
[0034] 还包括顺次连接的第二过冷器700、第二液体流量计800和量热器900,且所述第 二过冷器700的入口通过管路连接到所述闪蒸器内部的液体中，所述量热器900的出口与 所述待测压缩机500的入口连接。待测压缩机和各部件之间连通构成回路，制冷剂在回路 中循环。
[0035] 如图3所示，在量热器900中还设置有加热用的加热器1000。
[0036] 其中，第二过冷器700和冷凝器100均可以为套管式、壳管式或者板式换热器。而 所述量热器900可以为隔热压力容器。
[0037] 更加地，在其中一个实施例的容积式增焓压缩机制冷量测试装置中还包括设置在 所述第二液体流量计和所述量热器之间的第二膨胀阀1100。
[0038] 具体地，待测压缩机500测试运行时，制冷剂循环回路为：来自量热器900的低温 低压气体1经待测压缩机形成高温高压排气7,通过冷凝器100及第一过冷器200冷却为过 冷液9,再第一经液体流量计300进入第一膨胀阀400,形成中温中压气液两相流10进入闪 蒸器600进行气液分离；气液分离后，出液口的制冷剂进入第二过冷器700被冷却为过冷液 4,过冷液4经第二液体流量计800进入第二膨胀阀1100,形成低温低压气液两相流5,流入 量热器900蒸发为低温低压气体1进入待测压缩机500的吸气口；而闪蒸器600流出的饱 和气体3进入待测压缩机增焓补气口。
[0039] 如图4的压焓图所示，在给定的工况及中间压力下，压缩机的理论循环应为 1-2-6-7-9-10-4' -5' -1，而在本测试装置中，实际循环为1-2-6-7-9-10-4-5-1。通过第二 过冷器的作用使得两相区4'点左移为过冷区4点，从而能够准确测量4点液体流量也即第 二液体流量计的流量值q m2及比洽h f2。
[0040] 由于本测试装置下的制冷剂循环与理论循环的差异，必须计算出图4中4'对应的 比焓h fl，才能根据公式（1)、（2)得到实测制冷量。本发明采用闪蒸器能量守恒、质量守恒 进行计算，包括：①闪蒸器入口流量qu等于量热器900或者第二膨胀阀1100前第二液体流 量计与补气流量q g之和；②闪蒸器600的入口流量也即第一液体流量计的流量值qμ与 比焓h9的乘积等于第二流量计的流量值q "2与比焓h 4，的乘积加上补气流量qg与比焓h 3的 乘积。再经判断程序确认1^值。具体的，
[0041] ①补气流量：qg= qml_qm2;
[0043] ③判断：
[0044] 如果 h4, >h4",，贝lj，hfl= h 4,;
[0045] 如果 h4, < h4",，则 hfl= h 4",；
[0046]
计算实测制 冷量。
[0047] 其中，h3、h4，，，分别为中间压力对应饱和蒸汽比焓和饱和液比焓；h 9为第一膨胀阀 400前制冷剂实测比焓。
[0048] 本发明测试装置通过新的制冷剂循环方式，其通过在闪蒸器和第二流量计之间增 加第二过冷器，使进入到第二流量计中的制冷剂从原来的气液两相转变为单纯的液相，从 而可以准确的测得制冷剂通过第二流量计的量，也就使所测试的压缩机的制冷量的计算可 基于准确的数值进行计算，而无需使用近似值进行估算。提高了各处流量、比焓测试的准确 性，并通过新的计算方法，提高了增焓压缩机制冷量试验的准确性。
[0049] 本发明同时提供的一种容积式增焓压缩机制冷量测试方法，使用前述的容积式增 焓压缩机制冷量测试装置对待测的容积式增焓压缩机的制冷量进行测试，包括以下步骤：
[0050] S100,启动待测压缩机运行后，测量第一膨胀阀入口侧的制冷剂实测比焓h9，并记 录第一液体流量计的流量值qna和第二液体流量计的流量值
[0052] S300,将所述预期理论比焓h4,作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比 洽 hfl;
[0053]
计算所述待测压 缩机的制冷量；
[0054] 其中，qg为待测压缩机补气流量，qg= qml_qm；!;h 3为中间压力对应饱和蒸汽比：!：含、 h4，，，为中间压力对应饱和液比焓；h9为第一膨胀阀入口处的制冷剂实测比焓；Φ 量热器 电加热功率，由试验台量热器功率仪测出；F(ta_ts)为漏热量，根据量热器内外温差计算 出；hg2为离开量热器制冷剂实际比焓；hf2为第二膨胀阀入口处的液体制冷剂实际比焓；h gl 为规定工况下吸气理论比焓；vga为吸气实际比容；vgl为规定工况下吸气理论比容。
[0055] 本测试方法能够通过准确的测量数据第一液体流量计的流量值qnil和第二液体流 量计的流量值计算得出准确的待测压缩机或者说被测试的压缩机的制冷量，从而对压 缩机的制冷性能做出准确的评价。
[0056] 更佳的，作为一种可实施方式，还可以增加一个判断步骤，具体的：
[0057] 判断h4,是否大于h4〃
[0058] 若是，则将所述预期理论比焓h4,作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论 比焓h fl;
[0059] 若否，则将所述中间压力对应饱和液比焓h4?，作为规定工况下进入第二膨胀阀的 制冷剂理论比洽h fl。如此，能够更准确的确定规定工况下进入第二膨胀阀1100的制冷剂 理论比焓，避免造成较大误差，保证本测试装置的测试结果不差于传统的测试装置的测试 结果。
[0060] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，包括顺次连接的冷凝器 (100)、第一过冷器（200)、第一液体流量计（300)和第一膨胀阀（400)，且所述冷凝器（100) 的入口与待测压缩机（500)的出口连接，所述第一膨胀阀的出口通过管路与闪蒸器（600) 的连通，所述闪蒸器的出气口连接所述待测压缩机（500); 还包括顺次连接的第二过冷器（700)、第二液体流量计（800)和量热器（900)，且所述 第二过冷器（700)的入口通过管路连接到所述闪蒸器内部的液体中，所述量热器（900)的 出口与所述待测压缩机（500)的入口连接。2. 根据权利要求1所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，所述量热 器（900)中设置有加热器（1000)。3. 根据权利要求1所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，所述第二 过冷器（700)为套管式、壳管式或者板式换热器。4. 根据权利要求1所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，所述冷凝 器（100)为套管式、壳管式或者板式换热器。5. 根据权利要求1所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，其特征在于，所述量热 器（900)为隔热压力容器。6. 根据权利要求1至5任一项所述的容积式增焓压缩机制冷量测试装置，还包括设置 在所述第二液体流量计和所述量热器之间的第二膨胀阀（1100)。7. -种容积式增焓压缩机制冷量测试方法，其特征在于，使用权利要求6所述的容积 式增焓压缩机制冷量测试装置对待测的容积式增焓压缩机的制冷量进行测试，包括以下步 骤： 启动待测压缩机运行后，测量第一膨胀阀入口侧的制冷剂实测比焓匕，并记录第一液 体流量计的流量值qna和第二液体流量计的流量值 根据公另-，计算预期理论比焓h4,； 将所述预期理论比焓h4,作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓h fl; 根据公￥十算所述待测压缩机 的制冷量；其中，qg为待测压缩机补气流量，qg= qmi-qm2;h3为中间压力对应饱和蒸汽比：!：含；h 9为 第一膨胀阀入口处的制冷剂实测比焓；Φ i为量热器电加热功率，由试验台量热器功率仪测 出；F(ta_ts)为漏热量，根据量热器内外温差计算出；h g2为离开量热器制冷剂实际比焓；hf2 为第二膨胀阀入口处的液体制冷剂实际比焓；hgl为规定工况下吸气理论比焓；vga为吸气实 际比容；v gl为规定工况下吸气理论比容。8. 根据权利要求7所述的容积式增焓压缩机制冷量测试方法，其特征在于，所述将所 述预期理论比焓h4,作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓，包括以下步骤： 判断h4,是否大于中间压力对应饱和液比焓h 4"，； 若是，则将所述预期理论比焓h4,作为规定工况下进入第二膨胀阀的制冷剂理论比焓 hfi； 若否，则将所述中间压力对应饱和液比焓匕"，作为规定工况下进入第二膨胀阀的制 冷剂理论比焓hfl。
【文档编号】G01K17/08GK105865661SQ201510037037
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】余冰, 魏会军, 杨欧翔, 王珺, 苏昭友, 苗朋柯, 胡敏
【申请人】珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司