冰箱換熱器性能測控裝置製造方法
2023-06-26 21:22:16
冰箱換熱器性能測控裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種冰箱換熱器性能測控裝置，由壓縮機、輔助熱交換器、第一旁通手閥、乾燥過濾器、熱氣通道、流量計、電加熱帶、電子膨脹閥、第二旁通手閥、冷氣通道和蒸發器通過管道組成迴路；輔助熱交換器包括冷凝器、電加熱、輔助蒸發器和熱交換介質，輔助蒸發器與輔助壓縮機、輔助冷凝器和毛細管通過管道連接形成迴路；第一旁通手閥兩端通過第一控制閥連接被測冷凝器；第二旁通手閥兩端通過第二控制閥連接被測蒸發器；還包括換熱器性能參數數據採集測量機構。本實用新型採用冷媒-冷媒、冷媒-空氣及系統自熱的冷熱回收，儘可能縮短系統管路長度，減少能量傳遞的中間介質，可以有效減弱外部因素對小型換熱器測控的影響，從而實現系統的高精度測試。
【專利說明】冰箱換熱器性能測控裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及檢測【技術領域】，具體地說是一種冰箱換熱器性能測控裝置。
【背景技術】
[0002]目前，能夠用於測量換熱器性能的試驗臺非常多，而且測試方法很多，大多數用的是製冷劑液體流量法來測量換熱器的製冷量。即在名義工況下，測量被測換熱器進出口製冷劑的比焓和流過被測換熱器的製冷劑質量流量，換熱器進出口製冷劑的比焓之差與流過被測換熱器的質量流量的乘積為該被測換熱器的名義製冷量。
[0003]一方面人們從對冰箱的認知的改變:從冰箱問世開始，人們對冰箱的要求是只要能製冷就行而對其性能如何並沒有過多的關注，隨著社會的發展，人們對冰箱的要求不再是其是否能製冷那麼簡單，慢慢對其性能給予更多的關注，特別是國家提出的節能減排的政策之後，人們對冰箱的性能就更為關注，所以能提供一種能對冰箱換熱器性能進行測試的裝置就尤為迫切的需要。
[0004]另一方面由於冰箱蒸發器和冷凝器的換熱量比較小，系統的冷媒流量較少，外部環境的變化對測試的影響較大，測試精度難以控制，準確測試冰箱換熱器的性能還比較困難，目前市場上並沒有這種專門針對冰箱換熱器(小型換熱器)的測試裝置。
[0005]因此，針對上述情況，研發出一款冰箱換熱器性能測控裝置。
實用新型內容
[0006]本實用新型針對上述存在的問題，提供一種冰箱換熱器性能測控裝置。
[0007]本實用新型為實現上述目的，採取以下技術方案予以實現:
[0008]一種冰箱換熱器性能測控裝置，包括壓縮機、輔助熱交換器、第一旁通手閥、乾燥過濾器、套管式熱回收器、流量計、電加熱帶、電子膨脹閥、第二旁通手閥、蒸發器、控制器，數據採集器和工控計算機；所述套管式熱回收器包括熱氣通道和冷氣通道；所述壓縮機出口依次連接輔助熱交換器、第一旁通手閥、乾燥過濾器、熱氣通道、流量計、電加熱帶、電子膨脹閥、第二旁通手閥、冷氣通道和蒸發器後，與壓縮機入口連接；所述輔助熱交換器包括冷凝器、電加熱、輔助蒸發器和熱交換介質，所述輔助蒸發器與輔助壓縮機、輔助冷凝器和毛細管通過管道首尾連接形成迴路；所述第一旁通手閥兩端通過第一控制閥與被測冷凝器連接；所述第二旁通手閥兩端通過第二控制閥與被測蒸發器連接；所述被測冷凝器進出口分別設有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述被測冷凝器進口設有第一壓力傳感器，所述被測冷凝器與被測蒸發器兩端均連接有壓差檢測器；所述電加熱帶出口設有第三溫度傳感器和第二壓力傳感器；所述被測蒸發器出口設有第四溫度傳感器和第三壓力傳感器；所述壓縮機、輔助熱交換器、流量計、電加熱帶、電子膨脹閥、第一溫度傳感器、第一壓力傳感器、第三溫度傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器分別連接控制器，所述控制器連接工控計算機，所述第二溫度傳感器、壓差傳感器和第四溫度傳感器分別連接數據採集器和工控計算機。
[0009]優選地，所述控制器為PID控制器，包括第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器，所述壓縮機、第一壓力傳感器、第三壓力傳感器分別連接第一控制器，所述輔助熱交換器、第一溫度傳感器、第二壓力傳感器分別連接第二控制器，所述流量計和電子膨脹閥分別連接第三控制器，所述電加熱帶和第三溫度傳感器分別連接第四控制器；所述第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器連接工控計算機，所述第二溫度傳感器、壓差傳感器和第四溫度傳感器分別連接數據採集器和工控計算機。
[0010]優選地，所述輔助冷凝器和蒸發器的風側通道串聯。先讓空氣和蒸發器換熱，再讓冷卻後的空氣和輔助冷凝器換熱，通過冷媒-空氣-冷媒的熱量傳遞，實現系統熱量的回收利用。
[0011]本實用新型的技術方案中，為保證流量計測量的準確性，必須保證流量計前的液體為過冷液體，因此，必須對其進行二次冷卻，套管式熱回收器將低溫低壓冷媒與中溫高壓冷媒進行換熱，從而對流量計前的冷媒進行過冷處理，通過冷媒-冷媒的熱量傳遞，既可以滿足測試要求，又可以減少為實現這一目的而增加的一套製冷裝置，進而減少整個系統的投資和額外能源的浪費。
[0012]所述輔助熱交換器包括冷凝器、電加熱、輔助蒸發器和熱交換介質R123，所述輔助蒸發器與輔助壓縮機、輔助冷凝器和毛細管通過管道首尾連接形成迴路。輔助熱交換器既可以作為系統加熱器使用、也可以作為系統冷卻器使用，當作為加熱器使用時，關閉輔助壓縮機，開啟電加熱，熱量通過電加熱-R123介質-冷凝器傳遞。當作為冷卻器使用時，關閉電加熱，開啟輔助壓縮機，熱量通過輔助蒸發器-R123介質-冷凝器傳遞。從而實現冷媒-冷媒熱量的直接傳遞。
[0013]本實用新型的有益效果如下:本實用新型從無到有，開發出獨創性的冰箱換熱器性能測控裝置。針對冰箱換熱器性能的測試比較困難這一難點，本實用新型冰箱換熱器測控裝置對傳統的冷媒-水、水-空氣的熱量傳遞形式進行改造，採用冷媒-冷媒、冷媒-空氣及系統自熱的冷熱回收，達到儘可能的縮短系統管路長度，減少能量傳遞的中間介質，進而可以有效減弱外部因素對小型換熱器測控的影響，從而實現系統的高精度測試，並對系統的熱量進行儘可能的回收利用，進而減少系統對外界冷熱供給的依賴，有利於測控系統的獨立性，有利於實現系統的產品化，節能化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型一種冰箱換熱器性能測控裝置的原理圖；
[0015]圖2為本實用新型換熱器性能參數數據採集與控制示意圖；
[0016]圖3為本實用新型輔助熱交換器的結構示意圖；
[0017]其中，1-壓縮機，2-輔助熱交換器，3-第一旁通手閥，4-乾燥過濾器，5-套管式熱回收器，6-流量計，7-電加熱帶、8-電子膨脹閥，9-第二旁通手閥，10-蒸發器，11-被測冷凝器、12-被測蒸發器、13-第一控制閥，14-第二控制閥，15-第一溫度傳感器，16-第二溫度傳感器，17-第一壓力傳感器，18-壓差檢測器，19-第三溫度傳感器，20-第二壓力傳感器，21-冷凝器、22-電加熱、23-輔助蒸發器，24-熱交換介質，25-輔助壓縮機、26-輔助冷凝器，27-毛細管，28-第四溫度傳感器，29-第三壓力傳感器，30-第一控制器、31-第二控制器、32-第三控制器，33-第四控制器，34-數據採集器，35-工控計算機。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本實用新型的實施例作詳細描述。
[0019]參見圖1?3，一種冰箱換熱器性能測控裝置，包括壓縮機1、輔助熱交換器2、第一旁通手閥3、乾燥過濾器4、套管式熱回收器5、流量計6、電加熱帶7、電子膨脹閥8、第二旁通手閥9、蒸發器10、控制器，數據採集器34和工控計算機35。
[0020]套管式熱回收器5包括熱氣通道和冷氣通道；壓縮機1出口依次連接輔助熱交換器2、第一旁通手閥3、乾燥過濾器4、熱氣通道、流量計6、電加熱帶7、電子膨脹閥8、第二旁通手閥9、冷氣通道和蒸發器10後，與壓縮機1入口連接。
[0021 ] 為保證流量計6測量的準確性,必須保證流量計6前的液體為過冷液體,因此,必須對其進行二次冷卻，套管式熱回收器5將低溫低壓冷媒與高溫高壓冷媒進行換熱，從而對流量計6前的冷媒進行過冷處理，通過冷媒-冷媒的熱量傳遞，既可以滿足測試要求，又可以減少為實現這一目的而增加的一套製冷裝置，進而減少整個系統的投資和額外能源的浪費。
[0022]參見圖3，輔助熱交換器2包括冷凝器21、電加熱22、輔助蒸發器23和熱交換介質24，輔助蒸發器23與輔助壓縮機25、輔助冷凝器26和毛細管27通過管道首尾連接形成迴路。輔助熱交換器2既可以作為系統加熱器使用、也可以作為系統冷卻器使用，當作為加熱器使用時，關閉輔助壓縮機25，開啟電加熱22，熱量通過電加熱-熱交換介質-冷凝器傳遞。當作為冷卻器使用時，關閉電加熱22，開啟輔助壓縮機25，熱量通過輔助蒸發器-熱交換介質-冷凝器傳遞。從而實現冷媒-冷媒熱量的直接傳遞。
[0023]第一旁通手閥3兩端通過第一控制閥13與被測冷凝器11連接；第二旁通手閥9兩端通過第二控制閥14與被測蒸發器12連接。被測冷凝器11進出口分別設有第一溫度傳感器15和第二溫度傳感器16，被測冷凝器11進口設有第一壓力傳感器17，被測冷凝器11與被測蒸發器12兩端均連接有壓差傳感器18。電加熱帶7出口設有第三溫度傳感器19和第二壓力傳感器20。被測蒸發器12出口設有第四溫度傳感器28和第三壓力傳感器29。根據檢測需要，壓差傳感器18可拆卸地安裝在被測冷凝器11或被測蒸發器12兩端。
[0024]控制器為PID控制器，包括第一控制器30、第二控制器31、第三控制器32和第四控制器33，壓縮機1、第一壓力傳感器17、第三壓力傳感器29分別連接第一控制器30，輔助熱交換器2、第一溫度傳感器15、第二壓力傳感器20分別連接第二控制器31，流量計6和電子膨脹閥8分別連接第三控制器32，電加熱帶7和第三溫度傳感器19分別連接第四控制器33 ;第一控制器30、第二控制器31、第三控制器32和第四控制器33分別連接工控計算機35，第二溫度傳感器16、壓差傳感器18和第四溫度傳感器28分別連接數據採集器34和工控計算機35。
[0025]輔助冷凝器26和蒸發器10的風側通道串聯。先讓空氣和蒸發器10換熱，再讓冷卻後的空氣和輔助冷凝器26換熱，通過冷媒-空氣-冷媒的熱量傳遞，實現系統熱量的回收利用。
[0026]本實用新型裝置作為冷凝器測試平臺使用時，關閉第一旁通手閥3和第二控制閥14，開啟第二旁通手閥9和第一控制閥13 ;當作為蒸發器測試平臺使用時，關閉第二旁通手閥9和第一控制閥13，開啟第一旁通手閥3和第二控制閥14。
[0027]根據測試標準，冷凝器測試需要控制被測冷凝器11的冷凝壓力、被測冷凝器11出口的過熱度，被測冷凝器11進口溫度；蒸發器測試需要控制被測蒸發器12出口壓力，被測蒸發器12的閥前壓力及閥前溫度，被測蒸發器12出口的過冷度。
[0028]蒸發器出口壓力、冷凝器進口壓力可以通過測試壓縮機變頻實現，增大壓縮機頻率，冷凝壓力增大，蒸發壓力減少，反之亦然。
[0029]下面針對冷凝器與蒸發器檢測分別作出說明:
[0030]一、冷凝器測試:
[0031]關閉第一旁通手閥3和第二控制閥14，開啟第二旁通手閥9和第一控制閥13。
[0032]被測冷凝器11進口壓力的控制通過壓縮機1變頻實現的，第一控制器30設定了標準工況下的目標壓力，被測冷凝器11進口的第一壓力傳感器17將壓力信號傳遞給第一控制器30，第一控制器30將接收到的壓力信號與目標壓力作對比，兩者不同時，輸出相應的信號傳遞給壓縮機1，調節壓縮機1的頻率，直至壓力平衡。
[0033]被測冷凝器11進口溫度的控制通過輔助熱交換器2中的電加熱22輸出實現，此時，輔助熱交換器2作為一個加熱器使用，第二控制器31設定了標準工況下的目標溫度，被測冷凝器11進口的第一溫度傳感器15將溫度信號傳遞給第二控制器31，第二控制器31將接收到的溫度信號與目標溫度作對比，兩者不同時，輸出相應的信號，傳遞給電加熱22的控制元件(PAC調功器)，進而控制電加熱22輸出的大小，直至平衡。
[0034]被測冷凝器11出口過熱度控制主要通過控制流經被測冷凝器11的製冷劑流量實現，被測冷凝器11出口的第二溫度傳感器16將溫度信號通過數據採集器34傳遞給工控計算機35，工控計算機35根據目標過熱度和實測過熱度進行PID運算，得出一個相應的目標冷媒流量，然後將目標冷媒流量寫入第三控制器32，同時冷媒流量計6將相應的實測冷媒流量信號傳輸給第三控制器32，第三控制器32將實測的流量與目標流量作對比，兩者不同時，輸出一個控制冷媒流量大小的信號給電子膨脹閥8，進而實現冷媒流量、出口過熱度的自動控制。
[0035]綜上所述，在系統穩定運行後，通過被測冷凝器11進出口溫度傳感器15、16，進口壓力傳感器17，壓差檢測器18，質量流量計5，分別測量出被測冷凝器11的進出口溫度、壓力及流過被測冷凝器11的質量流量，這些參數都送到測試軟體中進行分析運算，最終得出該被測冷凝器11的性能(放熱量)。
[0036]二、蒸發器測試:
[0037]關閉第二旁通手閥9和第一控制閥13，開啟第一旁通手閥3和第二控制閥14。
[0038]被測蒸發器12出口壓力的控制通過壓縮機1變頻實現的，第一控制器30設定了標準工況下的目標壓力，被測蒸發器12出口的第三壓力傳感器19將壓力信號傳遞給第一控制器30，第一控制器30將接收到的壓力信號與目標壓力作對比，兩者不同時，輸出相應的信號傳遞給壓縮機1，調節壓縮機1的頻率，直至壓力平衡。
[0039]被測蒸發器12過冷液體溫度控制主要通過控制電子膨脹閥8前的電加熱帶7實現，此時輔助熱交換器作為冷卻器使用，壓縮機1出口的高溫高壓氣體通過輔助熱交換器2的冷卻作用變為中溫高壓的液體(或氣液兩相)，再通過套管式熱交換器5的二次冷卻變為中溫高壓的過冷液體，再通過流量計6測量流量，然後通過電加熱帶7加熱回調，直至達到要求的閥前溫度。第四控制器33設定了標準工況下的目標閥前溫度，電加熱帶7出口的第三溫度傳感器19將溫度信號傳遞給第四控制器33，第四控制器33將接收到的溫度信號與目標閥前溫度作對比，兩者不同時，輸出相應的信號，傳遞給電加熱帶7的控制元件(PAC調功器)，進而控制電加熱帶7輸出的大小，直至溫度信號與目標閥前溫度相同。
[0040]被測蒸發器12閥前壓力的控制通過量熱器2中的電加熱22實現的，第二控制器31設定了標準工況下的目標壓力，被測蒸發器12閥前的第二壓力傳感器20將壓力信號傳遞給第二控制器31，第二控制器31將接收到的壓力信號與目標壓力作對比，兩者不同時，傳遞給電加熱22的控制元件(PAC調功器)，進而控制電加熱22輸出的大小，直至壓力平衡。
[0041]被測蒸發器12出口過冷度調節原理與被測冷凝器11出口過熱度的調節原理相同。
[0042]被測蒸發器12的性能計算軟體及原理與被測冷凝器11測試相同。
[0043]根據本系統設計的冰箱換熱器測控系統，可以對試驗場地要求很少(僅需提供電源)的情況下，能夠精確的測量換熱器的制熱製冷能力，對冰箱設計和系統的進一步優化及匹配有重要意義。
[0044]本實用新型從無到有，開發出獨創性的冰箱換熱器性能測控裝置。針對冰箱換熱器性能的測試比較困難這一難點，本實用新型冰箱換熱器測控裝置對傳統的冷媒-水、水-空氣的熱量傳遞形式進行改造，採用冷媒-冷媒、冷媒-空氣及系統自熱的冷熱回收，達到儘可能的縮短系統管路長度，減少能量傳遞的中間介質，進而可以有效減弱外部因素對小型換熱器測控的影響，從而實現系統的高精度測試，並對系統的熱量進行儘可能的回收利用，進而減少系統對外界冷熱供給的依賴，有利於測控系統的獨立性，有利於實現系統的產品化，節能化。
[0045]惟以上所述者，僅為本實用新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本實用新型實施之範圍，即大凡依本實用新型權利要求及實用新型說明書所記載的內容所作出簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實用新型權利要求所涵蓋範圍之內。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本實用新型之權利範圍。
【權利要求】
1.一種冰箱換熱器性能測控裝置，其特徵在於，包括壓縮機、輔助熱交換器、第一旁通手閥、乾燥過濾器、套管式熱回收器、流量計、電加熱帶、電子膨脹閥、第二旁通手閥、蒸發器、控制器，數據採集器和工控計算機；所述套管式熱回收器包括熱氣通道和冷氣通道；所述壓縮機出口依次連接輔助熱交換器、第一旁通手閥、乾燥過濾器、熱氣通道、流量計、電加熱帶、電子膨脹閥、第二旁通手閥、冷氣通道和蒸發器後，與壓縮機入口連接；所述輔助熱交換器包括冷凝器、電加熱、輔助蒸發器和熱交換介質，所述輔助蒸發器與輔助壓縮機、輔助冷凝器和毛細管通過管道首尾連接形成迴路；所述第一旁通手閥兩端通過第一控制閥與被測冷凝器連接；所述第二旁通手閥兩端通過第二控制閥與被測蒸發器連接；所述被測冷凝器進出口分別設有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述被測冷凝器進口設有第一壓力傳感器，所述被測冷凝器和被測蒸發器兩端均連接有壓差傳感器；所述電加熱帶出口設有第三溫度傳感器和第二壓力傳感器；所述被測蒸發器出口設有第四溫度傳感器和第三壓力傳感器；所述壓縮機、輔助熱交換器、流量計、電加熱帶、電子膨脹閥、第一溫度傳感器、第一壓力傳感器、第三溫度傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器分別連接控制器，所述控制器連接工控計算機，所述第二溫度傳感器、壓差傳感器和第四溫度傳感器分別連接數據採集器和工控計算機。
2.根據權利要求1所述的一種冰箱換熱器性能測控裝置，其特徵在於，所述控制器為PID控制器，包括第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器，所述壓縮機、第一壓力傳感器、第三壓力傳感器分別連接第一控制器，所述輔助熱交換器、第一溫度傳感器、第二壓力傳感器分別連接第二控制器，所述流量計和電子膨脹閥分別連接第三控制器，所述電加熱帶和第三溫度傳感器分別連接第四控制器；所述第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器連接工控計算機，所述第二溫度傳感器、壓差傳感器和第四溫度傳感器分別連接數據採集器和工控計算機。
3.根據權利要求1或2所述的一種冰箱換熱器性能測控裝置，其特徵在於，所述輔助冷凝器和蒸發器的風側通道串聯。
【文檔編號】F25B49/02GK204187901SQ201420545342
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】唐崢, 羅祥坤, 黎澤明, 胡文斌 申請人:廣州天河蘭石技術開發有限公司