空调热交换器结化霜实验用的通用型结化霜装置的制作方法

1.本发明涉及空调热交换器实验设备，具体是指空调热交换器结化霜实验用的通用型结化霜装置。


背景技术：

2.近年国内外空调行业都着手研究热交换器在结霜时换热效率变化，在化霜时影响工况的变化。他们研究结霜和化霜现象方法通常有使用仿真软件模拟现象分析或者直接搭建空调系统进行实际现象观察。
3.仿真实验是基于能量换热守恒公式以及分子扩散模型的基础建立的理想化状态，需要大量的前期模型累积，忽略实际环境因素已经热交换器本身条件状态影响。
4.直接搭建冷媒系统要考虑压缩机、膨胀阀、冷凝器等管件部件选型，以及系统管路尺寸的设计，无法满足能力范围跨度大的热交换器的测试需求，且控制结化霜实验时被测件进出口冷媒温度、压力等参数稳定过程相对缓慢，因此搭建冷媒系统存在一定局限性，耗时耗材。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供空调热交换器结化霜实验用的通用型结化霜装置，该装置结构简单、操作方便、稳定快速、通用性强、适用能力范围广，能够适用于空调热交换器的结霜实验或化霜实验。
6.本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：空调热交换器结化霜实验用的通用型结化霜装置，其特征在于：所述装置包括低温结霜系统、高温化霜系统和控制系统，所述低温结霜系统和高温化霜系统并联设置，低温结霜系统和高温化霜系统均采用乙二醇溶液作为媒介，低温结霜系统和高温化霜系统的溶液出口端均与空调热交换器的进口端相连通，低温结霜系统和高温化霜系统的溶液进口端均与空调热交换器的出口端相连通，所述控制系统用于控制整个装置的动作，并且能够切换低温结霜系统、高温化霜系统与空调热交换器之间的连通，从而分别对空调热交换器进行结霜实验或者化霜实验。
7.本发明的结化霜装置为结霜和化霜的通用设备，该装置将低温结霜系统和高温化霜系统集成为一个整体，使用时通过切换低温结霜系统或高温化霜系统与空调热交换器导通，从而分别对空调热交换器进行结霜实验或化霜实验。
8.本发明中，所述低温结霜系统包括低温乙二醇溶液箱以及与低温乙二醇溶液箱相连通的低温箱出口管、低温箱进口管、低温箱循环出口管和低温箱循环进口管，低温乙二醇溶液箱箱内盛装乙二醇溶液，低温箱出口管上安装有第一电磁阀，低温箱进口管上安装有第二电磁阀，低温箱出口管的出口端与空调热交换器的进液管的进口端相连通，低温箱进口管的进口端与空调热交换器的出液管的出口端相连通；所述低温箱循环出口管和低温箱循环进口管均与冷媒系统的蒸发器相连通，来自低温乙二醇溶液箱的乙二醇溶液经低温箱循环出口管后与蒸发器进行热交换，通过蒸发器降低溶液温度，然后经低温箱循环进口管
再流入低温乙二醇溶液箱内，所述低温箱循环出口管上安装有第一截止阀和第一循环泵；所述低温乙二醇溶液箱内还内置有第一电加热器，所述第一电加热器与冷媒系统共同作用，控制低温乙二醇溶液箱内的溶液温度达到目标温度。
9.该低温结霜系统通过乙二醇溶液与冷媒循环系统进行温度交换，同时还加入了电加热辅助加热，可以保证乙二醇溶液的温度实现精度控制：
±
0.2℃。
10.本发明中，所述高温化霜系统包括高温乙二醇溶液箱以及与高温乙二醇溶液箱相连通的高温箱出口管和高温箱进口管，高温乙二醇溶液箱箱内盛装乙二醇溶液，高温箱出口管上安装有第三电磁阀，高温箱进口管上安装有第四电磁阀，所述高温箱出口管与所述低温箱出口管并联设置，高温箱出口管的出口端与空调热交换器的进液管的进口端相连通，所述高温箱进口管与所述低温箱进口管并联设置，高温箱进口管的进口端与空调热交换器的出液管的出口端相连通；所述高温乙二醇溶液箱内还内置有第二电加热器，控制高温乙二醇溶液箱内的溶液温度达到目标温度。
11.高温化霜系统由电加热控制，实现温度控制精度：
±
0.2℃。
12.本发明中，所述空调热交换器连接在测件管路上，所述测件管路分别与所述进液管和出液管相连接，进液管上安装有供液泵，测件管路的进口端分别安装有流量计和第三截止阀，测件管路的出口端安装有第四截止阀。
13.作为本发明的改进：所述测件管路还旁支一条截流管，截流管的进口连接在供液泵与流量计之间的管段，截流管的出口连接在位于第四截止阀后端的管段，截流管上还设置有调节阀，可以控制调节阀流经截流管的流量。当通过水泵调节无法降低被测件的冷媒流量时，可以通过调节阀调节截流管的流量，从而使得流量满足测试要求。
14.作为本发明的改进：所述高温乙二醇溶液箱还内置有换热盘管，所述换热盘管与冷媒系统的低温冷媒侧相连，将冷媒系统蒸发器后端低温冷媒的余冷引入高温乙二醇溶液箱内，为箱内的乙二醇溶液提供冷源。
15.本发明在高温乙二醇溶液箱内设置换热盘管，通过换热盘管将冷媒系统蒸发器出来的冷媒中的余热引入箱内，可以充分利用能源，节能环保的同时还能够保证冷媒系统压缩机回气有足够过热度，保护压缩机。
16.作为本发明的改进：所述高温乙二醇溶液箱还具有回液管，所述回液管的两端分别与高温乙二醇溶液箱相连通，所述回液管上安装有第二截止阀和第二循环泵。设置回液管能够使得乙二醇溶液循环，溶液温度更均匀。
17.本发明的结化霜装置，在实现热交换器结化霜实验研究时可以替代常规搭建复杂且单一的冷媒系统的工作，实现快速准确的结化霜实验操作和实验流程。此平台的搭建可以实现不同控制参数的组合形式进行结化霜试验，从而为研发人员着手从不同的方向实现热交换器研究出最佳的除霜途径和方式，极大的提供了便利。此外，还可以通过对装置控制系统进行改进，以使得使用人员能够更直观的得到热交换器实验时的温度、流量、流阻、换热能力等实时参数，并且在实验过程和结束后自动或手动输出所需要的报告。另外，该装置还可以连接红外高清可视化系统，从而远程观察在实验中热交换器表面的结化霜情况，并可以随时截图保存。
附图说明
18.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
19.图1为本发明空调热交换器结化霜实验用的通用型结化霜装置的整体结构示意图；
20.图2为本发明空调热交换器结化霜实验用的通用型结化霜装置中低温结霜系统的结构示意图；
21.图3为本发明空调热交换器结化霜实验用的通用型结化霜装置中高温结霜系统的结构示意图。
22.附图标记说明
23.101、低温乙二醇溶液箱；102、低温箱出口管；103、第一电磁阀；104、低温箱进口管；105、第二电磁阀；106、低温箱循环出口管；107、第一截止阀；108、第一循环泵；109、低温箱循环进口管；110、第一电加热器；
24.201、高温乙二醇溶液箱；202、高温箱出口管；203、第三电磁阀；204、高温箱进口管；205、第四电磁阀；206、第二电加热器；207、回液管；208、第二截止阀；209、第二循环泵；
25.301、进液管；302、供液泵；303、流量计；304、第三截止阀；305、测件管路；306、第四截止阀；307、截流管；308、调节阀；309、出液管；
26.400、冷媒系统；401、蒸发器；402、换热盘管；
27.500、空调热交换器。
具体实施方式
28.如图1至图3所示的空调热交换器结化霜实验用的通用型结化霜装置，包括低温结霜系统、高温化霜系统和控制系统，低温结霜系统和高温化霜系统并联设置，低温结霜系统和高温化霜系统均采用乙二醇溶液作为媒介，低温结霜系统和高温化霜系统的溶液出口端均与空调热交换器500的进口端相连通，低温结霜系统和高温化霜系统的溶液进口端均与空调热交换器500的出口端相连通，控制系统用于控制整个装置的动作，并且能够切换低温结霜系统、高温化霜系统与空调热交换器500之间的连通，从而分别对空调热交换器500进行结霜实验或者化霜实验。
29.本实施例中，低温结霜系统包括低温乙二醇溶液箱101以及与低温乙二醇溶液箱101相连通的低温箱出口管102、低温箱进口管104、低温箱循环出口管106和低温箱循环进口管109，低温乙二醇溶液箱101箱内盛装乙二醇溶液，低温箱出口管102上安装有第一电磁阀103，低温箱进口管104上安装有第二电磁阀105，低温箱出口管102的出口端与空调热交换器500的进液管301的进口端相连通，低温箱进口管104的进口端与空调热交换器500的出液管309的出口端相连通；低温箱循环出口管106和低温箱循环进口管109均与冷媒系统400的蒸发器401相连通，冷媒系统400采用现有的冷媒系统，冷媒系统400包括蒸发器401、压缩机、冷凝器、换热盘管402及相应的连接管路和控制阀等部件。
30.来自低温乙二醇溶液箱101的乙二醇溶液经低温箱循环出口管106后与蒸发器401进行热交换，通过蒸发器401降低溶液温度，然后经低温箱循环进口管109再流入低温乙二醇溶液箱101内，低温箱循环出口管106上安装有第一截止阀107和第一循环泵108；低温乙二醇溶液箱101内还内置有第一电加热器110，第一电加热器110与冷媒系统400共同作用，
控制低温乙二醇溶液箱101内的溶液温度达到目标温度。
31.本实施例中，高温化霜系统包括高温乙二醇溶液箱201以及与高温乙二醇溶液箱201相连通的高温箱出口管202和高温箱进口管204，高温乙二醇溶液箱201箱内盛装乙二醇溶液，高温箱出口管202上安装有第三电磁阀203，高温箱进口管204上安装有第四电磁阀205，高温箱出口管202与低温箱出口管102并联设置，高温箱出口管202的出口端与空调热交换器500的进液管301的进口端相连通，高温箱进口管204与低温箱进口管104并联设置，高温箱进口管204的进口端与空调热交换器500的出液管309的出口端相连通；高温乙二醇溶液箱201内还内置有第二电加热器206，控制高温乙二醇溶液箱101内的溶液温度达到目标温度。
32.空调热交换器500作为被测件连接在测件管路305上，该测件管路305分别与进液管301和出液管309相连接，进液管301上安装有供液泵302，测件管路305的进口端分别安装有流量计303和第三截止阀304，测件管路305的出口端安装有第四截止阀306。
33.为了控制测件管路305的通断，测件管路305还旁支一条截流管307，截流管307的进口连接在供液泵302与流量计303之间的管段，截流管307的出口连接在位于第四截止阀306后端的管段，截流管307上还设置有调节阀308，通过控制调节阀308来控制测件管路305多余的流量。
34.两个乙二醇溶液共同通过管路中的进出口电磁阀，变频供液泵和流量计，可以灵活、快速切换结化霜实验中所需要的高、低温溶液，实现精准，快速控制系统的乙二醇溶液的流量，流量精度达到1％。
35.本实施例中，高温乙二醇溶液箱201还内置有换热盘管402，换热盘管402与冷媒系统400的蒸发器401相连通，将蒸发器401出来的低温冷媒中蕴含的冷量进一步引入高温乙二醇溶液箱201内，充分利用能源为高温乙二醇溶液箱201提供了冷源，与第二电加热器206共同控制箱内的乙二醇溶液温度。将冷媒系统的高温测旁通到高温乙二醇溶液循环系统内，实现节能减排，碳中和指标。
36.高温乙二醇溶液箱201还具有回液管207，回液管207的两端分别与高温乙二醇溶液箱201相连通，回液管207上安装有第二截止阀208和第二循环泵209。
37.本实施例的结化霜装置工作时，通过控制系统控制各个泵、阀以及部件的动作，空调热交换器500作为被测件，在控制系统控制下进行结霜实验或者化霜实验。通过控制系统准确监控并采集到整个实验在线过程，可以输出完整的实验数据和实验报告，事实观察到实验过程各参数的曲线变化。
38.结霜实验进行时，连接低温乙二醇溶液的进出口电磁阀会自动打开，根据设定的被测件进口温度，低温辅助冷媒系统和电加热共同控温，使低温乙二醇溶液达到目标温度。系统开始运行后供液泵就会根据实验设定好的结霜时间和出口温度，调节低温乙二醇溶液的流量。环境中的空气流过被测件后，就会实现被测件结霜的可视化过程。
39.通过被测件进出口温度，流量，可以计算出被测件的换热能力变化；同时，被测件进出口压力还可以计算出被测件的流阻。
40.化霜实验进行时，连接高温乙二醇溶液的进出口电磁阀会自动打开，根据设定的被测件进口温度，辅助电加热会加热控温，使高温乙二醇溶液达到目标温度。系统开始运行后供液泵就会根据实验设定好的化霜时间和出口温度，调节高温乙二醇溶液的流量。高温
乙二醇溶液进入被测件后，就会实现被测件化霜的可视化过程。
41.通过被测件进出口温度，流量，可以计算出被测件的换热能力变化；同时，被测件进出口压力还可以计算出被测件的流阻。
42.本实施例中，结化霜装置的功能可以根据需要可以实现一种或者多种功能的组合：
43.1)结霜时间和化霜时间的可设置；
44.2)结霜时蒸发温度在-15～0℃可控；
45.3)化霜时冷凝温度为10℃～40℃可控；
46.4)进入除霜条件：时间、风阻、换热器出口温度或其任意组合；
47.5)除霜结束条件：时间、换热器出口温度或其任意组合。
48.本实施例中，控制系统包括计算机系统、数字仪表控制系统和plc自动化系统。计算机系统的功能是自动设定试验条件，监控整个试验过程，同时采集试验台的所有数据，对工况和数据进行判稳、计算、输出完整的试验数据和试验报告，还可以方便手动控制整个系统的设备动作。数字控制仪表主要通过负反馈的方式控制乙二醇溶液温度、被测件进出口温度和压力、乙二醇供液流量、供液泵频率等。plc自动化系统功能是根据设定条件和仪表反馈参数自动切换实验类型，功能和设备的启动、输出变化和停止。
49.本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。