一种中高温热泵性能测试试验台的制作方法

本实用新型涉及空调热泵技术领域，特别是涉及一种中高温热泵性能测试试验台。

背景技术：

目前，由于热泵供热技术具有高效节能、环境效益良好的特点，蒸汽压缩式常温热泵技术已经基本趋于成熟并且已经市场化。因此，热泵技术更为广阔的应用空间，是以提高系统的供热温度为目标。

热泵出力的高温化，一方面，可以使温度较高的余热资源得以利用，在增加环保与节能效益的同时，同时也增加了能量的回收；另一方面，满足了工业过程中对更高供热温度的要求，推广高温热泵产品进一步使用的同时，减少甚至替代燃煤、燃气锅炉的使用，进一步增加了环保的效益。

循环工质的开发和研究，是中高温热泵需要迫切解决的问题之一，但是，对于采用中高温热泵工质，尤其是采用新型中高温热泵工质(例如五氟丙烷R245fa)的热泵，由于新型中高温热泵工质由于没有直接与之匹配的压缩机和热力膨胀阀等设备，目前还没有一种设备，其可以有效、可靠地对其进行性能试验(例如热泵的最佳工质充注量)。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种中高温热泵性能测试试验台，其可以有效、可靠地对采用中高温热泵工质的热泵进行性能试验，更好地掌握热泵的工作性能，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种中高温热泵性能测试试验台，包括压缩机；

所述压缩机的制冷剂出口与一个冷凝器的制冷剂入口相连通；

所述冷凝器的制冷剂出口，通过依次设置有储液器、制冷剂流量计、干燥过滤器和节流元件的管路，与一个蒸发器的制冷剂入口相连通；

所述蒸发器的制冷剂出口通过设置气液分离器的管路，与压缩机的制冷剂入口相连通；

所述压缩机的制冷剂出口和制冷剂入口侧，均设置有一个压力传感器和一个温度传感器。

其中，所述冷凝器的水源出口与蓄热水箱的水源进口相连通；

所述蓄热水箱的水源出口通过依次设置第二流量调节阀、第二循环水泵和第二转子流量计的管路，与冷凝器的水源入口相连通。

其中，所述蒸发器的水源出口与恒温水箱的入口相连通；

所述恒温水箱的出口通过依次设置第一流量调节阀、第一循环水泵和第一转子流量计的管路与蒸发器的水源进口相连通。

其中，所述冷凝器的制冷剂出口与所述储液器的制冷剂入口之间的连接管路上，设置有一个温度传感器，用于测量冷凝器制冷剂出口的温度；

所述冷凝器的水源出口与所述蓄热水箱的水源入口之间的连接管路上，设置有一个温度传感器，用于测量冷凝器的水源出口的温度；

所述冷凝器的水源入口与所述第二转子流量计之间的连接管路上设置有一个温度传感器，用于测量冷凝器的水源入口温度；

所述蒸发器的制冷剂入口与所述节流元件的制冷剂出口之间的连接管路上，设置有一个温度传感器，用于蒸发器的制冷剂入口温度；

所述蒸发器的水源出口与所述恒温水箱的入口之间的连接管路上，设置有一个温度传感器，用于测量蒸发器的水源出口温度；

所述蒸发器的水源入口与所述第一转子流量计之间的连接管路上设置有一个温度传感器，用于测量蒸发器的水源入口温度。

其中，所述蓄热水箱和恒温水箱的内壁侧，分别设置有温度传感器。

其中，所述恒温水箱中设置有电加热器。

其中，所述节流元件为手阀；

所述蒸发器和冷凝器为板式换热器。

其中，压缩机上设置有电流表和电压表。

其中，每个温度传感器和每个压力传感器，均与数据采集器通过信号线相连接。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种中高温热泵性能测试试验台，其可以有效、可靠地对采用中高温热泵工质的热泵进行性能试验，更好地掌握热泵的工作性能，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种中高温热泵性能测试试验台的正视图；

图中：1为压缩机、2为气液分离器、3为蒸发器、4为节流元件、5为干燥过滤器；

6为制冷剂流量计、7为贮液器、8为第二转子流量计、9为第一循环水泵、10为第一流量调节阀；

11为蓄热水箱、12为恒温水箱、13为电加热器、14为第二流量调节阀、15为温度传感器

16为压力传感器、17为第二循环水泵、18为第一转子流量计、19为冷凝器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型提供了一种中高温热泵性能测试试验台，包括压缩机1；

所述压缩机1的制冷剂出口与一个冷凝器19的制冷剂入口相连通；

所述冷凝器19的制冷剂出口，通过依次设置有储液器7、制冷剂流量计6、干燥过滤器5和节流元件4的管路，与一个蒸发器3的制冷剂入口相连通；

所述蒸发器3的制冷剂出口通过设置气液分离器2的管路，与压缩机1的制冷剂入口相连通。

在本实用新型中，具体实现上，所述冷凝器19的水源出口与蓄热水箱11的水源进口相连通；

所述蓄热水箱11的水源出口通过依次设置第二流量调节阀14、第二循环水泵17和第二转子流量计8的管路，与冷凝器19的水源入口相连通。

在本实用新型中，具体实现上，所述蒸发器3的水源出口与恒温水箱12的入口相连通；

所述恒温水箱12的出口通过依次设置第一流量调节阀10、第一循环水泵9和第一转子流量计18的管路与蒸发器3的水源进口相连通。

需要说明的是，恒温水箱12内预先存储有预设温度的水，其作为低温热源使用。蓄热水箱11用于存储冷凝器19的水源出口输出的高温热水，可以作为高温热源使用。

在本实用新型中，具体实现上，所述压缩机1的制冷剂出口和制冷剂入口侧，均设置有一个压力传感器16和一个温度传感器15，从而能够用于测量压缩机的吸气压力、排气压力、吸气温度和排气温度；

所述冷凝器19的制冷剂出口与所述储液器7的制冷剂入口之间的连接管路上，设置有一个温度传感器15，用于测量冷凝器制冷剂出口的温度；

所述冷凝器19的水源出口与所述蓄热水箱11的水源入口之间的连接管路上，设置有一个温度传感器15，用于测量冷凝器的水源出口的温度；

所述冷凝器19的水源入口与所述第二转子流量计8之间的连接管路上设置有一个温度传感器15，用于测量冷凝器19的水源入口温度；

所述蒸发器3的制冷剂入口与所述节流元件4的制冷剂出口之间的连接管路上，设置有一个温度传感器15，用于蒸发器3的制冷剂入口温度；

所述蒸发器3的水源出口与所述恒温水箱12的入口之间的连接管路上，设置有一个温度传感器15，用于测量蒸发器3的水源出口温度；

所述蒸发器3的水源入口与所述第一转子流量计18之间的连接管路上设置有一个温度传感器15，用于测量蒸发器的水源入口温度；

在本实用新型中，具体实现上，所述蓄热水箱11和恒温水箱12的内壁侧，分别设置有温度传感器15。具体实现上，为得到更为准确的数据，可以在蓄热水箱11和恒温水箱12内部分别设置多个测点(即每个测点设置一个温度传感器)，通过分别计算蓄热水箱11和恒温水箱12上多个测点设置的温度传感器15采集的温度均值，可以对应分别得到蓄热水箱11和恒温水箱12内存储的水的温度。

在本实用新型中，具体实现上，所述恒温水箱12中设置有电加热器13，通过信号线连接到外部功率控制电路，外部功率控制电路可以对电加热器13进行功率的调节。

在本实用新型中，具体实现上，所述节流元件4可以采用调节精度高的手阀。

需要说明的是，对于本实用新型，针对采用高温工质R245fa的热泵来说，由于没有与高温工质R245fa相匹配的热力膨胀阀或者电子膨胀阀，因此可以用调节精度较高的手阀来代替；

具体实现上，节流元件可以为任意一种能够调节流量，降低压力精度较高的手阀，例如可以为北京熊川阀门制造有限公司生产的型号为34S系列(密封材质为氟橡胶)的手阀。

在本实用新型中，具体实现上，所述蒸发器3和冷凝器19可以采用换热效率高的板式换热器。

在本实用新型中，具体实现上，所述压缩机1可以采用松下滚动转子压缩机。

在本实用新型中，需要说明的是，压缩机1上设置有电流表和电压表，用来得到压缩机工作电流和工作电压，进而获得压缩机的功率。

在本实用新型中，具体实现上，所述制冷剂流量计6可以采用科式力流量计，用来测量循环工质的流量。

在本实用新型中，需要说明的是，热泵中所注入的制冷剂优选为五氟丙烷R245fa；

需要说明的是，对于本实用新型，任意两个相互连通的部件之间是通过一段管路相连通，如图1所示。

在本实用新型中，具体实现上，温度传感器15为PT100铂电阻或者铜-康铜热电偶。

在本实用新型中，需要说明的是，所有的温度测点的温度值和压力测点的压力值，都可以由GP10数据采集器采集测点的值得到；也就是说，每个温度传感器15和每个压力传感器16，均与数据采集器通过信号线相连接。

在本实用新型中，需要说明的是，在寻找最佳工质充注量实验中，用于工况调整的参数有两个，分别是工质的充注量和蒸发器的水源进口温度。以本实用新型提供的实验台为例，具体实现方式为：在制冷剂充注量950g～1200g范围内(以每次增加50g为一组)，恒温水箱12的温度45℃～55℃范围内(每次增加5℃为一组)。记录每组加热过程中所消耗的时间，从而计算热利用系数。

其中，热利用系数用以下公式计算得到：

热利用系数

其中，cp为水的比热容，通过查表(即比热容表)获得；

m为高温水箱(即蓄热水箱11)中水的质量，等于水的密度乘以通过测量水箱中水的体积；

△t为高温水箱(即蓄热水箱11)的温升值，等于高温水箱加热结束时刻与加热开始时刻温度之差；

为高温水箱(即蓄热水箱11)在温升过程中所消耗的功，具体实现上，可以通过在温升过程中记录得到的多组电流、电压值的数据，来计算得到功率的平均值，然后再与温升的时间相乘，就可得到高温水箱(即蓄热水箱11)在温升过程中所消耗的功。

在最佳充注量的基础上，通过改变低温热源温度(即恒温水箱12的温度，例如45℃、50℃、55℃)，探究蒸发温度、冷凝温度、蒸发压力、冷凝压力，制热量和热利用系数随高温热源温度的变化；在低温热源的温度在55℃时，对高温热源(即蓄热水箱11)出水温度100℃进行实验，测量压缩机的排气温度、排气压力，探究此时系统运行的稳定性。

综上所述，与现有的高温热泵采暖系统相比，本实用新型提供了一种中高温热泵性能测试试验台，其可以有效的对以中高温工质(具体为R245fa)的热泵的性能进行试验，通过综合温升时间和热利用系数，探究系统的最佳工质充注量；此外，在最佳充注量的基础上，组合多种运行工况，测试各个工况下机组的参数，整理计算各工况下的性能系数、制热量等参数；同时，探究在低温热源(即恒温水箱12的温度)为55℃时，高温热源(即蓄热水箱11)出水温度100℃的实验，测量压缩机的排气温度、排气压力，从而探究此时系统运行的稳定性。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种中高温热泵性能测试试验台，其可以有效、可靠地对采用中高温热泵工质的热泵进行性能试验，更好地掌握热泵的工作性能，有利于推广应用，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。