基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于二氧化碳工质的制冷空调技术领域，具体涉及一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置及方法。本发明专利技术包括压缩机以及油分离器，油分离器的制冷剂出口连通制冷剂管路，出油口连通出油管路；制冷剂依序经由压差阀、流量调节阀、气体冷却器、储液罐、过冷器、第一流量计、节流膨胀阀、蒸发器、过热器后进入压缩机进口；制冷剂管路还包括测试支路和中间换热器；同时还设置用于承重法测量含油率的测油支路；出油管路包括储油器，储油器出口布置两条分支油路。本发明专利技术能够准确测量二氧化碳工质的空调系统中不同含油率下换热器的换热量，最终为换热器的换热量和含油率的一对一匹配提供精准依据。一匹配提供精准依据。一匹配提供精准依据。

【技术实现步骤摘要】
基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置及方法


[0001]本专利技术属于二氧化碳工质的制冷空调
，具体涉及一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置及方法。

技术介绍

[0002]汽车空调系统是由换热器、压缩机、阀件等部件和制冷剂集成的有机整体，是满足新能源汽车乘员舒适性、确保驾驶安全的必备硬件。当前新能源汽车普遍采用的HFC
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134a制冷剂，GWP达1300，具有很高的全球变暖潜能值，存在温室效应高的突出问题。二氧化碳(CO2)是天然工质，GWP仅为1，对环境无害，应用于空调中具有传热性能好、流动阻力小、单位容积制冷量大且经济性好的优点，受到了世界各国汽车空调界的广泛关注。
[0003]二氧化碳工质的空调系统中，压缩机作为高速转动部件，润滑油必不可少。然而，一方面，空调系统正常运行时，部分润滑油随着制冷剂气体从压缩机中带出，会进入并滞留在空调系统的换热器等其它部件中，不仅造成二氧化碳系统中制冷剂的含油率高于普通制冷剂的系统，从而换热器的换热效果造成很大影响；同时，上述情况也会导致车况苛刻时，造成空调系统的压缩机回油困难，甚至诱发压缩机故障停机。另一方面，上述空调系统中，由于气体冷却器也即高压侧换热器中不存在相变，换热过程温度变化大，CO2与润滑油混合物性变化明显；此时，超临界状态的CO2密度、粘度变化也较大，且变化发生在接近临界点的气体冷却器的后半部分，往往造成在该处的润滑油积存，也会显著的弱化气体冷却器的换热性能。目前，虽然中国机械行业标准JB/T12326
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2015《CO2制冷系统用换热器》提供了在无油状态下热泵及冷冻冷藏设备用CO2换热器的性能测试方法，但在新能源汽车空调系统等内部带油状态的空调系统中进行CO2气体冷却器性能评价研究，尚处于空白。鉴于此，如何提供一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试系统，从而能够解决二氧化碳工质的空调系统中，不同含油率下换热器换热量的测量和校核问题，随之为新能源汽车空调系统等内部带油状态的空调系统中，确保换热器的换热量和含油率的准确匹配提供基础依据，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的其中一个目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置，其能够准确测量二氧化碳工质的空调系统中不同含油率下换热器的换热量，最终为换热器的换热量和含油率的一对一匹配提供精准依据；本专利技术的另一个目的在于提供一种基于上述测试装置的方法，从而进一步的便捷化实现其测量和校核过程。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置，其特征在于：包括压缩机以及连通压缩机出口的油分离器，油分离器的制冷剂出口连通制冷剂管路，出油口连通出油管路；其中：
[0007]制冷剂管路处的制冷剂依序经由压差阀PV、流量调节阀LV、气体冷却器、储液罐、过冷器、第一流量计L1、节流膨胀阀TXV、蒸发器、过热器后进入压缩机进口；该制冷剂管路还包括测试支路，该测试支路的进口端位于压差阀PV和流量调节阀LV之间的一段管路上，该测试支路的出口端位于气体冷却器和储液罐之间的一段管路上，测试支路包括由进口端向出口端依序布置的第二流量计L2和被测二氧化碳换热器，被测二氧化碳换热器的两端分别布置有具备温度和压力监测功能的第一温压测点和第二温压测点；该制冷剂管路上还设置有用于对被测二氧化碳换热器的制冷剂侧进行换热的中间换热器，该中间换热器的两端分别布置进口水温测点和出口水温测点，进口水温测点处设置第三流量计L3；
[0008]过冷器和第一流量计L1之间的一段管路上并联布置有用于承重法测量含油率的测油支路，该测油支路包括沿制冷剂流向依序设置的第一开关阀V1、取样罐及第二开关阀V2；
[0009]所述出油管路包括连通出油口的储油器；储油器出口布置两条分支油路，其中一条分支油路依序经第三开关阀V3、具备温度和压力监测功能的第三温压测点、第四流量计L4及油量调节阀RV后连通第三流量计L3的出口端；另一条分支油路依序经第四开关阀V4和第五流量计L5后连通压缩机进口。
[0010]优选的，所述中间换热器为水
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风换热器，中间换热器与被测二氧化碳换热器处于同一个换热箱体内。
[0011]优选的，制冷剂管路还包括用于启闭测试支路进口端的第五开关阀V5和用于启闭测试管路出口端的第六开关阀V6。
[0012]优选的，制冷剂管路还包括与测油支路并联设置的第七开关阀V7。
[0013]优选的，各开关阀均为球阀。
[0014]优选的，所述过热器为电热过热器，蒸发器为电热蒸发器；过热器的出口布置第四温压测点。
[0015]优选的，一种应用所述的基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置的方法，其特征在于包括以下步骤：
[0016]1)进行被测二氧化碳换热器的换热量的主辅侧校核：
[0017]1.1)将中间换热器和被测二氧化碳换热器进行充分的换热，通过下式获得被测二氧化碳换热器的水侧换热量：
[0018]q＝W
w
·
C
pw
(t
w2
‑
t
w1
)
[0019]其中：
[0020]q为被测二氧化碳换热器的水侧换热量，单位为W；
[0021]W
w
为第三流量计L3测得的水流量，单位为kg/s；
[0022]C
pw
为水的比热，单位为J/kg℃；
[0023]t
w2
为出口水温测点的温度，单位为℃；
[0024]t
w1
为进口水温测点的温度，单位为℃；
[0025]1.2)通过下式获得被测二氧化碳换热器的制冷剂侧换热量：
[0026]q
tco
＝W
z
·
(h1‑
h2)
[0027]其中：
[0028]q
tco
为被测二氧化碳换热器的制冷剂侧换热量，单位为kW；
[0029]W
z
为第二流量计L2测得的制冷剂的质量流量，单位为kg/s；
[0030]h2为被测二氧化碳换热器出口温度压力对应的制冷剂焓值，可通过第二温压测点测得的值查得，单位为kJ/kg；
[0031]h1为被测二氧化碳换热器进口温度压力对应的制冷剂焓值，可通过第一温压测点测得的值查得，单位为kJ/kg；
[0032]1.3)进行被测二氧化碳换热器的换热量的主辅侧校核：
[0033]对所述水侧换热量q和制冷剂侧换热量q
tco
取算术平均值q2，并设定校核阈值A：
[0034]当(q
‑
q
tho
)*100％/q2≤A时，则认为该次测试结果准确，数据可使用；当(q
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置，其特征在于：包括压缩机(10)以及连通压缩机(10)出口的油分离器(20)，油分离器(20)的制冷剂出口连通制冷剂管路，出油口连通出油管路；其中：制冷剂管路处的制冷剂依序经由压差阀PV、流量调节阀LV、气体冷却器(30)、储液罐(40)、过冷器(50)、第一流量计L1、节流膨胀阀TXV、蒸发器(61)、过热器(62)后进入压缩机(10)进口；该制冷剂管路还包括测试支路，该测试支路的进口端位于压差阀PV和流量调节阀LV之间的一段管路上，该测试支路的出口端位于气体冷却器(30)和储液罐(40)之间的一段管路上，测试支路包括由进口端向出口端依序布置的第二流量计L2和被测二氧化碳换热器(a)，被测二氧化碳换热器(a)的两端分别布置有具备温度和压力监测功能的第一温压测点和第二温压测点；该制冷剂管路上还设置有用于对被测二氧化碳换热器(a)的制冷剂侧进行换热的中间换热器(70)，该中间换热器(70)的两端分别布置进口水温测点和出口水温测点，进口水温测点处设置第三流量计L3；过冷器(50)和第一流量计L1之间的一段管路上并联布置有用于承重法测量含油率的测油支路，该测油支路包括沿制冷剂流向依序设置的第一开关阀V1、取样罐(80)及第二开关阀V2；所述出油管路包括连通出油口的储油器(90)；储油器(90)出口布置两条分支油路，其中一条分支油路依序经第三开关阀V3、具备温度和压力监测功能的第三温压测点、第四流量计L4及油量调节阀RV后连通第三流量计L3的出口端；另一条分支油路依序经第四开关阀V4和第五流量计L5后连通压缩机(10)进口。2.根据权利要求1所述的一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置，其特征在于：所述中间换热器(70)为水
‑
风换热器，中间换热器(70)与被测二氧化碳换热器(a)处于同一个换热箱体(100)内。3.根据权利要求1或2所述的一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置，其特征在于：制冷剂管路还包括用于启闭测试支路进口端的第五开关阀V5和用于启闭测试管路出口端的第六开关阀V6。4.根据权利要求3所述的一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置，其特征在于：制冷剂管路还包括与测油支路并联设置的第七开关阀V7。5.根据权利要求4所述的一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置，其特征在于：各开关阀均为球阀。6.根据权利要求1或2所述的一种基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置，其特征在于：所述过热器(62)为电热过热器，蒸发器(61)为电热蒸发器；过热器(62)的出口布置第四温压测点。7.一种应用如权利要求1所述的基于空调系统的二氧化碳换热器含油性能测试装置的方法，其特征在于包括以下步骤：1)进行被测二氧化碳换热器(a)的换热量的主辅侧校核：1.1)将中间换热器(70)和被测二氧化碳换热器(a)进行充分的换热，通过下式获得被测二氧化碳换热器(a)的水侧换热量：q＝W
w
·
C
pw
(t
w2
‑
t
w1
)其中：
q为被测二氧化碳换热器(a)的水侧换热量，单位为W；W
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝金，周全，张秀平，胡继孙，宋有强，戴琳，吴俊峰，袁旭东，柯瑶，
申请(专利权)人：合肥通用环境控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：