一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置及测试方法
【专利摘要】一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置及测试方法，本发明涉及一种测试冰箱换热器性能的实验系统用制冷剂供应机组，特别涉及一种用于测量冰箱蒸发器和冷凝器换热量和换热系数的实验测试系统的制冷剂供应机组。冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应机组，包括压缩机、冷凝器进口温度控制系统、辅助冷凝器、冷凝液体流量计、冷凝压力控制系统、储液器、过冷器、蒸发器供液流量计、节流阀组、辅助蒸发器、蒸发压力调节阀、温度传感器、压力传感器、切换阀及其他辅助设备。该机组具有运行参数可控性好、测试精度高、能够模拟冰箱运行条件下蒸发器和冷凝器的实际运行环境的优点。
【专利说明】一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置及测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测试冰箱换热器性能的实验系统用制冷剂供应装置及冰箱换热 器性能测试方法，特别涉及一种用于测量冰箱蒸发器和冷凝器换热量及换热系数的实验测 试系统的制冷剂供应装置和方法，属于制冷【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 冰箱制冷系统中，蒸发器和冷凝器是冰箱制冷系统的两个重要换热器，其性能的 高低直接影响冰箱整个系统性能。随着设计、制造工艺水平的提高，不断开发出新型的冰箱 冷凝器和蒸发器。在冰箱换热器的开发过程中，通过实验的方法对冰箱换热器换热量和换 热系数等性能参数的标定显得非常重要。由于冰箱冷凝器和蒸发器换热量本身很小，而且 制冷剂本身的状态受温度和压力影响非常大，极易相变，这就对冰箱换热器性能参数的标 定带来了难度。
[0003] 经文献检索发现，岳建楠等人在《工业控制计算机》1 (2013) :32-33上发表的"冰 箱换热器性能测试实验台测控系统开发"一文中描述了一种包括蒸发器/冷凝器两个换热 器环境模拟室、一台制冷剂供应装置和一套测控系统组成的用于测试冰箱蒸发器和冷凝器 换热性能的实验测试系统，该实验系统采用了制冷剂焓差法测量冰箱换热器的换热量和换 热系数，但是，由于该实验系统中制冷剂供应装置所采用的系统结构形式、传感器种类和运 行控制方法决定了测试换热器的测试边界条件可控性较差、测试精度低，无法准确反映冰 箱典型运行工况下蒸发器和冷凝器的性能参数。
【发明内容】
[0004] 本发明的任务之一在于提供一种能够准确测量冰箱换热器性能参数的实验测试 系统用制冷剂供应装置。
[0005] 本发明的任务之二在于提供一种测试冰箱换热器性能参数的方法。
[0006] 为实现发明任务一，其技术解决方案是： 冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置，包括压缩机、制冷剂温度控制器、冷凝器、 过冷器、制冷剂质量流量计、冷凝压力控制器、储液器、节流阀组、蒸发器、蒸发压力控制器、 过热器、气液分离器、抽真空系统、检漏充压系统、蒸发器进出口和冷凝器进出口温度传感 器和压力传感器以及连接这些设备的管道及其附件。测试蒸发器与辅助蒸发器共用一个 接口，当进行蒸发器性能测试实验时，拆下辅助蒸发器，把测试蒸发器连接到辅助蒸发器两 端的可拆卸接头上，此时连接的冷凝器即为辅助冷凝器；测试冷凝器与辅助冷凝器共用一 个接口，当进行冷凝器性能测试实验时，拆下辅助冷凝器，把测试冷凝器连接到辅助冷凝器 两端的可拆卸接头上，此时连接的蒸发器即为辅助蒸发器。压缩机的出口管路上设有制冷 剂温度控制器，以保证辅助冷凝器或测试冷凝器进口温度可控。冷凝器出口管通过冷凝器 出口可拆卸接头和冷凝器出口截止阀连接于制冷剂质量流量计进口管路。制冷剂质量流 量计出口设置冷凝压力控制器和截止阀，用于保证冷凝压力恒定和制冷剂质量流量计的调 零。制冷剂质量流量计出口截止阀后连接储液器和干燥过滤器。储液器出口连接节流阀 组。辅助蒸发器通过蒸发器进口可拆卸接头和蒸发器进口截止阀连接于节流阀组出口，辅 助蒸发器出口依次连接蒸发器出口可拆卸接头、蒸发器出口截止阀、蒸发压力控制器、气液 分离器、过热器。过热器出口与压缩机吸气口相连。冷凝器进口和出口分别设置压力传感器 和温度传感器用于测量冷凝器进出口制冷剂的压力和温度。蒸发器的出口设置温度和压力 传感器，节流阀组前设置温度和压力传感器用于制冷剂节流前的温度和压力的测量。抽真 空系统由真空泵、抽真空切换阀和管路组成，其作用是抽取系统内部的空气等不凝性气体。 检漏充压系统包括第二压缩机、充压切换阀、吸气切换阀和管路组成，用于更换测试换热器 后、通大气部分管路和部件的充压检漏。
[0007] 为实现发明任务二，冰箱换热器性能参数的测试方法及步骤如下： 1)性能指标的计算方法 蒸发器的换热量： Qe = ιΚΛΚ.2 ^ K,) 式中Qe为蒸发器吸热量，kj ;电^为制冷剂的质量流量，kg/s ;hM、hei2分别为蒸发器进 出口制冷剂的焓，由蒸发器进出口制冷剂压力和温度求得，kX/(kg. °C )。
[0008] 蒸发器换热系数：
【权利要求】
1. 一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置，其特征在于，包括：压缩机、制冷剂 温度控制器、冷凝器、过冷器、制冷剂质量流量计、冷凝压力控制器、储液器、节流阀组、蒸发 器、蒸发压力控制器、过热器、气液分离器、抽真空系统、检漏充压系统、蒸发器进出口和冷 凝器进出口温度传感器和压力传感器以及连接这些设备的管道及其附件；测试蒸发器与辅 助蒸发器共用一个接口，当进行蒸发器性能测试实验时，拆下辅助蒸发器，把测试蒸发器连 接到辅助蒸发器两端的可拆卸接头上，此时连接的冷凝器即为辅助冷凝器；测试冷凝器与 辅助冷凝器共用一个接口，当进行冷凝器性能测试实验时，拆下辅助冷凝器，把测试冷凝器 连接到辅助冷凝器两端的可拆卸接头上，此时连接的蒸发器即为辅助蒸发器；压缩机的出 口管路上设有制冷剂温度控制器，以保证辅助冷凝器或测试冷凝器进口温度可控；冷凝器 出口管通过冷凝器出口可拆卸接头和冷凝器出口截止阀连接于制冷剂质量流量计进口管 路；制冷剂质量流量计出口设置冷凝压力控制器和截止阀，用于保证冷凝压力恒定和制冷 剂质量流量计的调零；制冷剂质量流量计出口截止阀后连接储液器和干燥过滤器；储液器 出口连接节流阀组；辅助蒸发器通过蒸发器进口可拆卸接头和蒸发器进口截止阀连接于节 流阀组出口，辅助蒸发器出口依次连接蒸发器出口可拆卸接头、蒸发器出口截止阀、蒸发压 力控制器、气液分离器、过热器；过热器出口与压缩机吸气口相连；冷凝器进口和出口分别 设置压力传感器和温度传感器用于测量冷凝器进出口制冷剂的压力和温度；蒸发器的出口 设置温度和压力传感器，节流阀组前设置温度和压力传感器用于制冷剂节流前的温度和压 力的测量；抽真空系统由真空泵、抽真空切换阀和管路组成，其作用是抽取系统内部的空气 等不凝性气体；检漏充压系统包括第二压缩机、充压切换阀、吸气切换阀和管路组成，用于 更换测试换热器后、通大气部分管路和部件的充压检漏。
2. 如权利要求1所述的一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置，其特征在于， 只设置一台制冷剂质量流量计。
3. 如权利要求1所述的一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置，其特征在于检 漏充压系统包括第二压缩机、检漏充压系统冷凝器侧充压切换阀、检漏充压系统蒸发器侧 充压切换阀、检漏充压系统蒸发器侧吸气切换阀、检漏充压系统冷凝器侧吸气切换阀及其 连接管路；检漏充压系统蒸发器侧吸气切换阀和检漏充压系统冷凝器侧吸气切换阀并联于 第二压缩机的吸气口，检漏充压系统冷凝器侧充压切换阀和检漏充压系统蒸发器侧充压切 换阀并联于第二压缩机的排气口。
4. 如权利要求1所述的一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置，其特征在于冷 凝器在测试冷凝器性能参数时为测试冷凝器，在测试蒸发器性能参数时为辅助冷凝器，放 置于可以模拟冰箱冷凝器实际运行环境的人工环境模拟室。
5. 如权利要求1所述的一种冰箱换热器性能测试系统制冷剂供应装置，其特征在于蒸 发器在测试蒸发器性能参数时为测试蒸发器，在测试蒸发器性能参数时为辅助蒸发器，放 置于可以模拟冰箱蒸发器实际运行环境的人工环境模拟室。
6. 冰箱换热器性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)蒸发器性能参数的测试：当测试蒸发器性能参数时，在整个制冷剂供应装置正常运 转的情况下，首先关闭节流阀组，维持压缩机运行，当蒸发器出口压力接近lOOkPa时，关闭 蒸发器进出口的截止阀，压缩机停机，从蒸发器进出口可拆卸接头处拆下原先的蒸发器，通 过可拆卸接头连接上测试蒸发器；打开检漏充压系统蒸发器侧充压切换阀26和检漏充压 系统冷凝器侧吸气切换阀，开启第二压缩机，当第二压缩机的排气压力达到检漏压力时，关 闭第二压缩机、检漏充压系统冷凝器侧吸气切换阀和检漏充压系统蒸发器侧充压切换阀， 对蒸发器进出口可拆卸接头进行检漏，等确定不泄露后，打开抽真空系统中测试蒸发器侧 切换阀，排气，并启动真空泵，抽真空20分钟后，依次关闭抽真空系统蒸发器侧切换阀和真 空泵；打开测试蒸发器进出口截止阀和，启动压缩机，启动制冷剂供应系统中所有的控制和 数据采集设备，当测试蒸发器出口温度、压力、制冷剂过热度和节流前制冷剂压力、温度、过 冷度等参数均满足测试要求时，开始记录有效数据，测试蒸发器的换热量和换热系数在10 分钟内变化小于5%时，结束实验测试； (2)冷凝器性能参数的测试：当测试冷凝器性能参数时，在整个制冷剂供应装置正常运 转的情况下，首先关闭节流阀组，压缩机停机，打开检漏充压系统吸气切换阀，等制冷剂供 应机组高低压侧压力平衡后，关闭冷凝器进出口截止阀，关闭检漏充压系统冷凝器侧吸气 阀，从冷凝器进出口可拆卸接头处拆下原先的冷凝器，通过可拆卸接头连接上测试冷凝器； 打开检漏充压系统冷凝器侧充压切换阀，开启第二压缩机，当第二压缩机的排气压力达到 检漏压力时，关闭第二压缩机、检漏充压系统蒸发器侧吸气切换阀和检漏充压系统冷凝器 侧充压切换阀，对测试冷凝器的进出口可拆卸接头进行检漏，等确定不泄露后，打开抽真空 系统中冷凝器侧切换阀，排气，并启动真空泵，抽真空分钟后，依次关闭抽真空系统中冷凝 器侧切换阀和真空泵；打开冷凝器进出口截止阀，启动压缩机，启动制冷剂供应系统中所有 的控制和数据采集设备，当测试冷凝器进出口温度、压力、制冷剂过冷度等参数均满足测试 要求时，开始记录有效数据，测试冷凝器的换热量和换热系数在10分钟内变化小于5%时， 结束实验测试。
【文档编号】G01M99/00GK104390803SQ201410754008
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】王德昌, 陈建东, 郑艺华, 田小亮, 李成祥, 杜飞飞 申请人:青岛大学