一种双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统技术方案

一种双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统，包括冷凝器测试循环、蒸发器测试循环、第一测试风道系统和第二测试风道系统，冷凝器测试循环包括循环方向相反、且反向耦合的冷凝器测试主测试制冷循环和冷凝器测试调节计量制冷循环，蒸发器测试循环包括循环方向相反、且反向耦合的蒸发器测试主测试制冷循环和蒸发器测试调节计量制冷循环。本实用新型专利技术能方便、高效、精确以及节能地在一个测试综合系统对多种类型换热器的热力性能进行测试实验，并克服了现有同类相变换热器测试系统在相变段无法直接测量循环工质热负荷以及功能单一、调节时间长、存在能源浪费较严重等缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统
本技术涉及一种测试系统，特别涉及一种双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统。
技术介绍
换热器是现代工业中重要的用能设备、能量转换设备以及能量运输设备，在众多工业领域中发挥着重要作用，而工业中往往需要根据现实需求对换热器的结构和面积进行特定构建，因此需要对构建的换热器的热力性能进行测试。现有的基于制冷循环的换热器测试系统存在以下一个或者多个不足：功能单一、工况范围较窄、调节过程缓慢、实验过程能源浪费较严重以及相变换热测试严重依赖非相变侧进行热负荷计算等。因此，如何构建一个方便、高效、精确以及节能的能对多种类型换热器的热力性能进行测试实验的综合测试系统意义重要，以上是本领域技术人员需要解决的重要问题。
技术实现思路
本技术的目的旨在提供一种结构优化、测试精确，调节迅速、节约能源的双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统，该换热器性能测试系统能有效改善现有换热器测试系统结构，并提升系统整体能量的利用。按此目的设计的一种双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统，包括冷凝器测试循环、蒸发器测试循环、第一测试风道系统和第二测试风道系统，其特征在于：所述冷凝器测试循环包括循环方向相反、且反向耦合的冷凝器测试主测试制冷循环和冷凝器测试调节计量制冷循环，蒸发器测试循环包括循环方向相反、且反向耦合的蒸发器测试主测试制冷循环和蒸发器测试调节计量制冷循环；冷凝器测试主测试制冷循环和蒸发器测试主测试制冷循环通过干度调配的方式进行测试段进口状态的快速任意调节，冷凝器测试调节计量制冷循环和蒸发器测试调节计量制冷循环在测试段前后设置若干气液分离器，通过分离获得测试段前后单相工质的流量、温度、压力、干度以及相关物性参数，从而精确计算测试段热负荷；此测试系统通过构建两个循环方向相反的耦合制冷循环，可同时进行冷凝器性能测试和蒸发器性能测试。冷凝器测试主测试制冷循环包括依次连接的第一压缩机、第一调节换热器、第一气液分离器、第一冷凝器、第二蒸发器和第二气液分离器，第二气液分离器与第一压缩机连接，第一气液分离器分别通过第一气相支路、第一液相支路与第一冷凝器连接；冷凝器测试调节计量制冷循环包括依次连接的第二压缩机、第二冷凝器、第三气液分离器、第一蒸发器、第四气液分离器和第五气液分离器，第五气液分离器与第二压缩机连接；通过第一调节换热器冷却调节以及第一气液分离器出口的第一气相支路和第一液相支路的干度调配，精确调节被测的第一冷凝器进口的制冷剂流量及状态。蒸发器测试主测试制冷循环包括依次连接的第一压缩机、第一冷凝器、第二调节换热器、第六气液分离器、第二蒸发器和第二气液分离器，第二气液分离器与第一压缩机连接，第六气液分离器分别通过第二气相支路、第二液相支路与第二蒸发器连接；蒸发器测试调节计量制冷循环包括依次连接的第二压缩机、第二冷凝器、第七气液分离器、第一蒸发器和第四气液分离器，第四气液分离器与第二压缩机连接，第七气液分离器分别通过第三气相支路、第三液相支路与第一蒸发器连接；通过第六气液分离器出口的第二气相支路和第二液相支路的干度调配，精确调节被测的第二蒸发器进口的制冷剂流量及状态。第一冷凝器和第一蒸发器设置在第一测试风道系统内，第二冷凝器和第二蒸发器设置在第二测试风道系统内。在冷凝器测试循环中，所述第一气相支路包括第一气相开度阀和第一气相流量计，第一气液分离器的上端口、第一气相开度阀、第一气相流量计和第一冷凝器依次连接，第一液相支路包括第一液相开度阀和第一液相流量计，第一气液分离器的下端口、第一液相开度阀、第一液相流量计和第一冷凝器依次连接。在冷凝器测试循环中，所述第一冷凝器通过第一节流开度阀与第二蒸发器连接。在冷凝器测试循环中，所述第二冷凝器通过第二节流开度阀与第三气液分离器连接，第三气液分离器的上端口与第五气液分离器的上端口连接，第三气液分离器的下端口分两路，一路通过第三节流开度阀与第一调节换热器连接，另一路与第一蒸发器连接。第一调节换热器由冷凝器测试调节计量制冷循环中第二节流开度阀后的第三气液分离器提供饱和液相冷却工质，调节冷凝器测试主测试制冷循环的第一压缩机出口工质温度。在冷凝器测试循环中，所述第四气液分离器的上端口通过第二气相流量计与第五气液分离器的上端口连接，第一调节换热器与第五气液分离器的上端口连接。冷凝器性能测试段的热负荷计算，由冷凝器测试调节计量制冷循环中第三气液分离器提供饱和液相冷却工质，通过第一蒸发器与被测的第一冷凝器进行全程饱和相变换热，即第一蒸发器出口为两相工质，并由第四气液分离器进行气液分离，第四气液分离器出口气相流量由第二气相流量计测量，结合工质气液相变潜热求得测试段热负荷。被测的第一冷凝器的热负荷计算基于冷凝器测试调节计量制冷循环，按照以下公式：QC＝hlv×mr其中，Qc为被测冷凝器的热负荷,W；hlv为调节计量制冷循环中蒸发器工质相变潜热，KJ﹒kg-1；mr为调节计量制冷循环中蒸发器液相工质蒸发为气相的质量流量，kg﹒s-1。在蒸发器测试循环中，所述第一冷凝器通过第一节流开度阀与第二调节换热器连接。在蒸发器测试循环中，所述第二气相支路包括第二气相开度阀和第三气相流量计，第六气液分离器的上端口、第二气相开度阀、第三气相流量计和第二冷凝器依次连接，第二液相支路包括第二液相开度阀和第二液相流量计，第六气液分离器的下端口、第二液相开度阀、第二液相流量计和第二冷凝器依次连接。在蒸发器测试循环中，所述第三气相支路包括第四气相流量计和第二调节换热器，第七气液分离器的上端口、第四气相流量计和第二调节换热器依次连接，第二调节换热器通过第二节流开度阀与第一蒸发器连接，第三液相支路包括第三液相流量计，第七气液分离器的下端口与第三液相流量计连接，第三液相流量计通过第二节流开度阀与第一蒸发器连接。第二调节换热器由蒸发器测试主测试制冷循环中的第一节流开度阀后获得的低温工质，完全冷却蒸发器测试调节计量制冷循环中的第二冷凝器未冷凝的气相工质，使得第二节流开度阀进口为全液相工质，提升测试循环热效率。在蒸发器测试循环中，所述第四气液分离器的上端口通过第二气相流量计与第二压缩机连接。蒸发器性能测试段的热负荷计算，由蒸发器测试调节计量制冷循环中第二冷凝器进口获得的气相工质焓值与第二冷凝器出口获得的工质焓值，由第七气液分离器Ⅶ、第三液相流量计、第四气相流量计获得的气相和液相流量，综合计算工质气相比热容、液相比热容以及气液相变潜热求得测试段热负荷。被测的第二蒸发器的热负荷计算基于蒸发器测试调节计量制冷循环，按照以下公式：Qe＝Cv×(Tin-Tsat)×(mr,v+mr,l)+hlv×mr,l+Cl×(Tsat-Tout,l)×mr,l其中，Qe为第二蒸发器(16)的热负荷,W；Cv、Cl分别为冷凝器中过热气相工质比热容、过冷液相工质比热容，J/(kg﹒K)；Tin、Tsat、Tout,l分别为冷凝器进口温度、冷凝器饱和温度、气液分离器Ⅶ液相支路出口温度，K；mr,v、mr,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统，包括冷凝器测试循环(A)、蒸发器测试循环(B)、第一测试风道系统(3)和第二测试风道系统(4)，其特征在于：所述冷凝器测试循环(A)包括循环方向相反、且反向耦合的冷凝器测试主测试制冷循环(a)和冷凝器测试调节计量制冷循环(b)，蒸发器测试循环(B)包括循环方向相反、且反向耦合的蒸发器测试主测试制冷循环(c)和蒸发器测试调节计量制冷循环(d)；/n冷凝器测试主测试制冷循环(a)包括依次连接的第一压缩机(11)、第一调节换热器(27)、第一气液分离器(121)、第一冷凝器(15)、第二蒸发器(16)和第二气液分离器(122)，第二气液分离器(122)与第一压缩机(11)连接，第一气液分离器(121)分别通过第一气相支路、第一液相支路与第一冷凝器(15)连接；冷凝器测试调节计量制冷循环(b)包括依次连接的第二压缩机(21)、第二冷凝器(26)、第三气液分离器(223)、第一蒸发器(25)、第四气液分离器(222)和第五气液分离器(221)，第五气液分离器(221)与第二压缩机(21)连接；/n蒸发器测试主测试制冷循环(c)包括依次连接的第一压缩机(11)、第一冷凝器(15)、第二调节换热器(17)、第六气液分离器(123)、第二蒸发器(16)和第二气液分离器(122)，第二气液分离器(122)与第一压缩机(11)连接，第六气液分离器(123)分别通过第二气相支路、第二液相支路与第二蒸发器(16)连接；蒸发器测试调节计量制冷循环(d)包括依次连接的第二压缩机(21)、第二冷凝器(26)、第七气液分离器(224)、第一蒸发器(25)和第四气液分离器(222)，第四气液分离器(222)与第二压缩机(21)连接，第七气液分离器(224)分别通过第三气相支路、第三液相支路与第一蒸发器(25)连接；/n第一冷凝器(15)和第一蒸发器(25)设置在第一测试风道系统(3)内，第二冷凝器(26)和第二蒸发器(16)设置在第二测试风道系统(4)内。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统，包括冷凝器测试循环(A)、蒸发器测试循环(B)、第一测试风道系统(3)和第二测试风道系统(4)，其特征在于：所述冷凝器测试循环(A)包括循环方向相反、且反向耦合的冷凝器测试主测试制冷循环(a)和冷凝器测试调节计量制冷循环(b)，蒸发器测试循环(B)包括循环方向相反、且反向耦合的蒸发器测试主测试制冷循环(c)和蒸发器测试调节计量制冷循环(d)；
冷凝器测试主测试制冷循环(a)包括依次连接的第一压缩机(11)、第一调节换热器(27)、第一气液分离器(121)、第一冷凝器(15)、第二蒸发器(16)和第二气液分离器(122)，第二气液分离器(122)与第一压缩机(11)连接，第一气液分离器(121)分别通过第一气相支路、第一液相支路与第一冷凝器(15)连接；冷凝器测试调节计量制冷循环(b)包括依次连接的第二压缩机(21)、第二冷凝器(26)、第三气液分离器(223)、第一蒸发器(25)、第四气液分离器(222)和第五气液分离器(221)，第五气液分离器(221)与第二压缩机(21)连接；
蒸发器测试主测试制冷循环(c)包括依次连接的第一压缩机(11)、第一冷凝器(15)、第二调节换热器(17)、第六气液分离器(123)、第二蒸发器(16)和第二气液分离器(122)，第二气液分离器(122)与第一压缩机(11)连接，第六气液分离器(123)分别通过第二气相支路、第二液相支路与第二蒸发器(16)连接；蒸发器测试调节计量制冷循环(d)包括依次连接的第二压缩机(21)、第二冷凝器(26)、第七气液分离器(224)、第一蒸发器(25)和第四气液分离器(222)，第四气液分离器(222)与第二压缩机(21)连接，第七气液分离器(224)分别通过第三气相支路、第三液相支路与第一蒸发器(25)连接；
第一冷凝器(15)和第一蒸发器(25)设置在第一测试风道系统(3)内，第二冷凝器(26)和第二蒸发器(16)设置在第二测试风道系统(4)内。


2.根据权利要求1所述双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统，其特征在于：在冷凝器测试循环(A)中，所述第一气相支路包括第一气相开度阀(131)和第一气相流量计(141)，第一气液分离器(121)的上端口、第一气相开度阀(131)、第一气相流量计(141)和第一冷凝器(15)依次连接，第一液相支路包括第一液相开度阀(132)和第一液相流量计(142)，第一气液分离器(121)的下端口、第一液相开度阀(132)、第一液相流量计(142)和第一冷凝器(15)依次连接。


3.根据权利要求2所述双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统，其特征在于：在冷凝器测试循环(A)中，所述第一冷凝器(15)通过第一节流开度阀(133)与第二蒸发器(16)连接。


4.根据权利要求3所述双制冷循环反向耦合换热器性能测试系统，其特征在于：在冷凝器测试循环(...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟天明，陈嘉澍，方诗雯，李世宇，谢宇，张杰华，廖大威，何佳昕，李炜铖，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：新型
国别省市：广东;44