二氧化碳壓縮機－膨脹機性能測試系統的製作方法

2023-06-05 04:46:56 1

專利名稱：二氧化碳壓縮機－膨脹機性能測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種製冷技術領域的系統，具體地說，是一種二氧化碳壓縮機-膨脹機性能測試系統。
背景技術：
目前，二氧化碳作為替代製冷劑的研究已是製冷技術領域裡最為活躍的研究方向之一。特別是在汽車空調(MAC)、環境控制單元(ECU)以及熱泵熱水器(HPWP)的應用領域，二氧化碳的應用已得到行業內的關注並日益顯現出其特有的優勢。這其中，作為製冷系統的「心臟」部件，二氧化碳壓縮機的開發研製至關重要，其性能的好壞直接影響著二氧化碳系統整體的性能高低及其穩定性。另一方面，考慮到二氧化碳系統的節流損失較大，其節流過程中膨脹功的回收無疑會對二氧化碳系統整體性能帶來進一步的提高。也正是出於這種考慮，二氧化碳膨脹機的開發也同壓縮機一樣，正越來越成為二氧化碳研究領域中的熱點。因此，為促進二氧化碳壓縮機及膨脹機的研製開發，有必要建立與之配套的性能測試裝置，從而為研製開發過程中壓縮機及膨脹機進一步結構、性能以及可靠性方面的改善提供實驗依據。
經對現有技術的文獻檢索發現，Beat Hubacher等在《Measurement ofperformance of carbon dioxide compressors》ARTI-21CR/611-10070-01，December2002上發表的總結報告(二氧化碳壓縮機性能測試，ARTI-21CR/611-10070-01，2002年12月)中提出基於熱氣旁通原理設計並搭建二氧化碳壓縮機性能測試試驗臺。從壓縮機排出的高壓製冷劑首先經過節流降壓至低於臨界壓力的一個中間壓力值，後分別進入排氣通路與旁通通路。通過調節分別位於排氣通路與旁通通路上的調節閥去實現壓縮機吸、排氣壓力的控制。其不足之處是由於性能測試機構基於熱氣旁通原理，吸排氣壓力的控制均通過調節閥實現，控制複雜。在進行兩級二氧化碳壓縮機測試時，不採用中間冷卻，無法控制壓縮機兩級進氣溫度。從壓縮機排出的高壓製冷劑首先經過節流降壓至中間壓力值，同一試驗臺無法實現二氧化碳膨脹機性能的測試。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種二氧化碳壓縮機-膨脹機性能測試機構，使其採用一種新的迴路系統，從而實現全封閉式二氧化碳壓縮機以及膨脹機的性能測試。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括蒸發器、中間冷卻器、冷卻風扇、油分離器、氣冷器、過濾器、質量流量計、氣液分離器、第一膨脹閥、第二膨脹閥、電子膨脹閥以及電加熱器。它們的連接關係為電加熱器出口與被測壓縮機入口相連，中間冷卻器入口與被測壓縮機一級排氣相連，中間冷卻器出口與被測壓縮機兩級入口相連，冷卻風扇通過外部固定安裝於中間冷卻器正面，油分離器製冷劑進口與被測壓縮機兩級排氣相連，油分離器回油口分別與壓縮機一或二級吸氣口相連，氣冷器入口與油分離器製冷劑出口相連，氣冷器出口分別與質量流量計入口以及電子膨脹閥入口相連，質量流量計出口與過濾器入口相連，過濾器出口分別與第一膨脹閥以及第二膨脹閥入口相連，第一膨脹閥出口以及第二膨脹閥出口均與被測膨脹機入口相連，電子膨脹閥出口與蒸發器入口相連。蒸發器出口與氣液分離器入口相連，氣液分離器出氣口與電加熱器入口相連，電加熱器出口與被測壓縮機一級吸氣口相連。
本發明中，低溫低壓二氧化碳製冷劑從被測壓縮機一級進氣口進入，通過壓縮機壓縮後進入中間冷卻器進行中間冷卻，隨後從壓縮機兩級吸氣口進入壓縮機進行兩級壓縮。從兩級排氣口排出的高溫高壓製冷劑隨後進入油分離器，分離出來的潤滑油通過回油孔返回至壓縮機一或二級吸氣口。經過油分處理的製冷劑隨後進入氣冷器進行冷卻降溫，然後通過質量流量計進行流量測定，之後進入節流機構。本測試系統中設計有兩組並行節流機構。當要進行膨脹機性能測試時，從氣冷器排出的製冷劑被分成兩路，一路先後通過質量流量計和過濾器後進入第一、第二膨脹閥，完成膨脹機入口前狀態的控制，隨後進入被測膨脹機完成膨脹降溫並釋放膨脹功。另一路則直接進入電子膨脹閥進行節流降溫。隨後，從膨脹機出口排出的製冷劑與從電子膨脹閥出口處排出的製冷劑匯合後進入蒸發器入口。當不需要進行膨脹機性能測試時，從氣冷器排出的製冷劑先後通過質量流量計和過濾器後直接進入電子膨脹閥，從而實現節流降壓，隨後進入蒸發器進行蒸發吸熱。從蒸發器出口排出的製冷劑通過氣液分離器後進入電加熱器進行壓縮機入口狀態的精確控制，隨後返回至被測壓縮機一級吸氣口。
本發明可以用於單級或雙級全封閉式二氧化碳壓縮機以及膨脹機的性能測試。所測試的膨脹機，可以是壓縮機膨脹機一體機，亦可以是單體膨脹機結構。在進行雙級壓縮機的性能測試時，配備了中間冷卻器從而可以實現兩級入口溫度的控制。本發明具有結構簡單、成本低廉、使用靈活的特點，能滿足二氧化碳壓縮機以及膨脹機的性能測試要求。


圖1為本發明結構示意圖具體實施方式
如圖1所示，本發明包括蒸發器1、中間冷卻器2、油分離器3、氣冷器4、過濾器5、電加熱器6、氣液分離器7、冷卻風扇8、膨脹閥9、膨脹閥10、電子膨脹閥11以及質量流量計12。電加熱器6出口與被測壓縮機13入口相連，冷卻風扇8通過外部固定安裝於中間冷卻器2正面，中間冷卻器2入口與被測壓縮機12一級排氣相連，中間冷卻器2出口與被測壓縮機13兩級入口相連，油分離器3製冷劑進口與被測壓縮機13兩級排氣口相連，油分離器3回油口分別與被測壓縮機13一或二級吸氣口相連，氣冷器4入口與油分離器3製冷劑出口相連，氣冷器4出口分別與質量流量計12入口以及電子膨脹閥11入口相連，質量流量計12出口與過濾器5入口相連，過濾器5出口分別與膨脹閥9以及膨脹閥10入口相連，膨脹閥9與膨脹閥10出口與被測膨脹機14入口相連，電子膨脹閥11出口與蒸發器1入口相連。蒸發器1出口與氣液分離器7入口相連，氣液分離器7出氣口與電加熱器6入口相連，電加熱器6出口與被測壓縮機13一級吸氣口相連。
進行性能測試時，低溫低壓二氧化碳製冷劑從被測壓縮機13的一級進氣口進入，被壓縮機壓縮後進入中間冷卻器2進行中間冷卻並通過調節冷卻風扇8的轉速來控制中間冷卻器2的出口溫度。通過中間冷卻後的二氧化碳製冷劑隨後從被測壓縮機13的兩級吸氣口進入壓縮機進行兩級壓縮。從兩級排氣口排出的高溫高壓製冷劑隨後進入油分離器3，分離出來的潤滑油通過回油孔返回至被測壓縮機13的一或二級吸氣口，而經過油分處理的製冷劑隨後進入氣冷器4進行冷卻降溫並通過調節冷卻水流量來控制氣冷器4出口狀態，隨後製冷劑進入節流機構。本測試系統中設計有兩組並行節流機構。當要進行膨脹機性能測試時，從氣冷器4排出的製冷劑被分成兩路，一路先後通過質量流量計12和過濾器5後進入膨脹閥9和膨脹閥10，完成被測膨脹機14入口前狀態的控制，隨後進入被測膨脹機14完成膨脹降溫並釋放膨脹功。另一路則直接進入電子膨脹閥11進行節流降溫。隨後，從被測膨脹機14出口排出的製冷劑與從電子膨脹閥11出口處排出的製冷劑匯合後進入蒸發器1入口。當不需要進行膨脹機性能測試時，從氣冷器4排出的製冷劑先後通過質量流量計12和過濾器5後直接進入電子膨脹閥11，從而實現節流降壓，隨後進入蒸發器1進行蒸發吸熱並通過調節水側狀態實現被測壓縮機13入口狀態點的控制。從蒸發器1出口排出的製冷劑通過氣液分離器7後進入電加熱器6從而實現被測壓縮機12入口狀態點的進一步精確控制，隨後進入被測壓縮機13一級吸氣口。
權利要求
1.一種二氧化碳壓縮機-膨脹機性能測試系統，包括蒸發器(1)、中間冷卻器(2)、油分離器(3)、氣冷器(4)、過濾器(5)、電加熱器(6)、氣液分離器(7)、風扇(8)、膨脹閥(9)、膨脹閥(10)、電子膨脹閥(11)、質量流量計(12)，其特徵在於，蒸發器(1)入口與電子膨脹閥(11)出口相連，冷卻風扇(8)通過外部固定於中間冷卻器(2)正面，中間冷卻器(2)、油分離器(3)與被測壓縮機(13)相連，氣冷器(4)入口與油分離器(3)製冷劑出口相連，氣冷器(4)出口分別與質量流量計(12)入口以及電子膨脹閥(11)入口相連，質量流量計(12)出口與過濾器(5)入口相連，過濾器(5)出口分別與膨脹閥(9)以及膨脹閥(10)入口相連，膨脹閥(9)以及膨脹閥(10)出口與被測膨脹機(14)入口相連，蒸發器(1)出口與氣液分離器(7)入口相連，氣液分離器(7)出氣口與電加熱器(6)入口相連，電加熱器(6)出口與被測壓縮機(13)一級吸氣口相連。
2.根據權利要求1所述的二氧化碳壓縮機-膨脹機性能測試系統，其特徵是，中間冷卻器(2)入口與被測壓縮機(13)一級排氣相連，中間冷卻器(2)出口與被測壓縮機(13)兩級入口相連。
3.根據權利要求1所述的二氧化碳壓縮機-膨脹機性能測試系統，其特徵是，蒸發器(1)入口分別與電子膨脹閥(11)出口以及被測膨脹機(14)出口相連。
4.根據權利要求1所述的二氧化碳壓縮機一膨脹機性能測試系統，其特徵是，油分離器(3)製冷劑進口與被測壓縮機(13)兩級排氣口相連，油分離器(3)回油口分別與被測壓縮機(13)一或二級吸氣口相連。
全文摘要
一種二氧化碳壓縮機－膨脹機性能測試系統，屬於製冷技術領域。本發明中，蒸發器出口與氣液分離器入口相連，冷卻風扇通過外部固定安裝於中間冷卻器正面，中間冷卻器、油分離器與被測壓縮機相連，氣冷器入口與油分離器製冷劑出口相連，氣冷器出口分別與質量流量計入口以及電子膨脹閥入口相連，質量流量計出口與膨脹閥入口相連，膨脹閥出口與被測膨脹機入口相連，蒸發器出口與氣液分離器入口相連，氣液分離器出氣口與電加熱器入口相連，電加熱器出口與被測壓縮機一級吸氣口相連。本發明具有結構簡單、成本低廉、使用靈活的特點，解決了目前主流全封閉式二氧化碳壓縮機以及膨脹機的性能測試的問題。
文檔編號G01M99/00GK1844883SQ20061002643
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月11日 優先權日2006年5月11日
發明者楊軍, 張利, 茅立華, 陳江平, 陸平 申請人:上海交通大學