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原文传递板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置及方法

专利名称：	板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置及方法
摘要：	一种板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置及方法，包括：板式换热器蒸发传热与润滑油滞留测试、单管蒸发传热与润滑油滞留测试、板式换热器冷凝传热与润滑油滞留测试以及单管冷凝传热与润滑油滞留测试。本发明以液体泵作为动力源，以含油制冷剂为测试工质，能够分别进行板式换热器/单管管内的蒸发/冷凝传热及润滑油滞留特性测试。
专利类型：	发明专利
申请人：	上海交通大学
发明人：	谷波;曾炜杰;沙宇雄;邱琳祯;田镇
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T20:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010067213.1
公开号：	CN111189735A
代理机构：	上海交达专利事务所
代理人：	王毓理;王锡麟
分类号：	G01N5/00;G01N25/20;G01N25/18;G;G01;G01N;G01N5;G01N25;G01N5/00;G01N25/20;G01N25/18
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置，其特征在于，包括：蒸发测试组件、冷凝测试组件、润滑油组件以及液相驱动与测量单元，其中：润滑油组件与蒸发测试组件相连；所述的润滑油组件包括：依次连接的油分离器、回油加热器、第一视液镜、第二视液镜、润滑油提取质量流量计、储油容器、第一截止阀、用于润滑油旁通的第一针阀、第一和第二温度与压力传感器、、润滑油喷注质量流量计、第二截止阀、第二单向阀，其中：第一针阀的两端分别与油罐和油泵相连，油罐和油泵的另一端分别与润滑油充注口相连；所述的蒸发测试组件包括：并联的蒸发段板式换热器选择通路和单管选择通路，其中：第四截止阀、蒸发段板式换热器、第四管型视镜、第一球阀依次相连构成蒸发段板式换热器选择通路，第五截止阀、蒸发段测试单管、第五管型视镜、第二球阀依次相连构成单管选择通路；所述的冷凝测试组件包括：并联的冷凝段板式换热器选择通路和单管选择通路，其中：第六截止阀、冷凝段板式换热器、第七管型视镜、第三球阀依次相连构成冷凝段板式换热器选择通路，第七截止阀、冷凝段测试单管、第八管型视镜、第四球阀依次相连构成单管选择通路；所述的液相驱动与测量单元包括：依次相连的预热器、制冷剂质量流量计、液体泵、储液器，其中：液体泵的两端分别设有第一和第二球阀和，液体泵的两端进一步设有并联的针阀；所述的水循环组件包括：依次相连的第一蓄水容器、水泵、电加热器、冷凝单元，其中：冷凝单元的输出端分别与第一过冷器、第一预冷器、冷凝段板式换热器、冷凝段测试单管和蒸发段板式换热器的进水端相连，其出水端分别与第二蓄水容器相连，第一蓄水容器和第二蓄水容器相连构成水循环回路。 2.根据权利要求1所述的板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置，其特征是，所述的蒸发测试组件的一端进一步设有第二预热器和第三管型视镜，另一端设有第二过热器。 3.根据权利要求1所述的板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置，其特征是，所述的蒸发段板式换热器与水循环组件相连。 4.根据权利要求1所述的板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置，其特征是，所述的冷凝段板式换热器与水循环组件相连，该水循环组件的冷凝段单管水流支路与单管的套管侧管路相连。 5.根据权利要求1所述的板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置，其特征是，所述的冷凝测试组件的一端进一步设有第二预冷器和第六管型视镜，另一端设有第二过冷器。 6.根据权利要求1所述的板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置，其特征是，所述的润滑油组件与蒸发测试组件之间依次设有第一过热器和油分离器，所述的储油容器和油分离器的制冷剂出口之间设有第三截止阀；所述的油罐与油分离器的制冷剂出口之间设有截止阀，作为引压、压力平衡管。 7.根据权利要求1所述的板式换热器与单管的含油制冷剂/滞油测试装置，其特征是，所述的冷凝测试组件和第一过热器之间依次设有第二管型视镜和第一预冷器，冷凝测试组件和液相驱动与测量单元之间设有第一过冷器，该第一预冷器和第一过冷器分别与水循环组件相连。 8.一种基于上述装置的滞留测试方法，其特征在于，包括：板式换热器蒸发传热与润滑油滞留测试、单管蒸发传热与润滑油滞留测试、板式换热器冷凝传热与润滑油滞留测试以及单管冷凝传热与润滑油滞留测试。 9.根据权利要求8所述的滞留测试方法，其特征是，所述的板式换热器蒸发传热与润滑油滞留测试具体包括： A-1.低温过冷的液相制冷剂被液体泵增压后经过制冷剂质量流量计测量质量流量，依次经预热器、第一管型视镜后，到达测试段进口；通过控制预热器的加热功率，调节测试段的进口干度； A-2.关闭针阀2-4，打开针阀，油罐中的润滑油经油泵加压，然后依次流经润滑油喷注质量流量计、第二截止阀以及第二单向阀，在润滑油喷注口针阀1处喷注到制冷剂测试主回路与制冷剂混合； A-3.关闭第五截止阀与第二球阀，打开第四截止阀与第一球阀，让混合后的制冷剂-润滑油混合物从蒸发段板式换热器支路流过，在蒸发段板式换热器中蒸发并可通过第四管型视镜观察流型；蒸发后的制冷剂-润滑油混合物进入测试段下游管路，通过调节第一过热器的电加热功率，控制出口制冷剂的状态为过热气态； A-4.关闭截止阀，打开截止阀，制冷剂-润滑油混合物最终进入油分离器；经油分离器分离的气态制冷剂依次流经第一预冷器、冷凝段单管支路、第一过冷器以及储液器后回到液体泵，完成制冷剂循环；此时，第一预冷器与第一过冷器对制冷剂进行冷却，使其变为过冷的液态；油分离器分离的润滑油先经油分离器加热，降低粘度以保证回油顺利，然后依次经回油加热器、润滑油提取质量流量计后进入储油容器，完成润滑油循环；此时第一截止阀关闭，实现润滑油收集功能的储油容器与实现润滑油喷注的油罐隔离； A-5.上述步骤A-1～A-4测试得到蒸发段板式换热器及其至油分离器间下游管路的滞油量；润滑油喷注质量：润滑油提取质量：其中：Mo,in为润滑油喷注质量，mo,in为润滑油喷注的质量流量，Mo,ex为润滑油喷注质量，mo,ex为润滑油喷注的质量流量，t为系统从开机到稳定运行结束所用时间；蒸发段板式换热器及其至油分离器间下游管路的滞油量OR(ph,eva+pheva,ds)＝Mo,in-Mo,ex A-6.润滑油清洗：关闭油泵，关闭润滑油回路阀门；让液体泵运行1小时，使中的制冷剂冲洗滞留在系统的残余润滑油，润滑油经油分离器后回到储油容器中；最后打开第一截止阀，让储油容器中的润滑油流到油罐中； A-7.打开针阀2，关闭针阀，执行步骤A-1～A-3，油泵把油罐中的润滑油加压后通过针阀所在润滑油喷注口喷注到制冷剂测试主回路中，与蒸发段板式换热器支路出口的制冷剂混合； A-8.混合后的制冷剂-润滑油混合物流入下游管路，此步骤与A-4完全相同； A-9.上述步骤A-7～A-8测试得到蒸发段板式换热器下游管路的滞油量OR(pheva,ds)＝Mo,in-Mo,ex；测试蒸发段板式换热器的滞油量：OR(ph,eva)＝OR(ph,eva+pheva,ds)-OR(pheva,ds)； A-10.水流路控制：从水源流出的水经水调节阀进入第一蓄水容器；打开水调节阀，第一蓄水容器中的水经水泵加压后依次流经电加热器以及压缩冷凝机组到达测试段水流选择支路和预冷器及过冷器水流选择支路；打开水调节阀，关闭水调节阀，让测试段水流选择支路的水流过蒸发段板式换热器水流支路；打开水调节阀，让预冷器及过冷器水流选择支路的水进入预冷器水流支路以及过冷器水流支路； A-11.制冷剂工况调节方案：通过控制电加热器的加热功率调节板式换热器的进水温度，控制水泵的转速以及水调节阀的开度调节板式换热器的水流量，从而联合控制蒸发段板式换热器的蒸发压力；通过调节液体泵的转速控制流经测试段制冷剂的流量；通过控制预热器的加热功率调节进口干度；通过控制第一过热器的加热功率调节出口过热度；通过控制电加热器的加热功率以及压缩冷凝机组的制冷量调节第一预冷器与第一过冷器的进水温度，通过控制水泵的转速以及水调节阀的开度调节第一预冷器与第一过冷器的水流量，从而联合控制液体泵进口制冷剂的过冷度； A-12.润滑油工况调节方案：通过控制润滑油旁通针阀以及润滑油喷注口针阀1(2)的开度控制润滑油喷注流量；通过控制油分离器的加热功率控制提取润滑油的温度；通过调节油罐加热器的加热功率控制喷注润滑油的温度。 10.根据权利要求9所述的滞留测试方法，其特征是，所述的单管蒸发传热与润滑油滞留测试具体包括： B-1.低温过冷的液相制冷剂被液体泵增压后经过制冷剂质量流量计测量质量流量，依次经预热器、第一管型视镜后，到达测试段进口；通过控制预热器的加热功率，调节测试段的进口干度；关闭针阀2-4，打开针阀，油罐中的润滑油经油泵加压，然后依次流经润滑油喷注质量流量计、第二截止阀以及第二单向阀，在润滑油喷注口针阀1处喷注到制冷剂测试主回路1与制冷剂混合； B-2.关闭第四截止阀与第一球阀，打开第五截止阀与第二球阀，让混合后的制冷剂-润滑油混合物从蒸发段单管支路流过，在蒸发段测试单管中吸收单管表面电加热器的热量蒸发并可通过第五管型视镜观察流型；蒸发后的制冷剂-润滑油混合物进入测试段下游管路，通过调节第一过热器的电加热功率，控制出口制冷剂的状态为过热气态； B-3.执行步骤A-4； B-4.上述步骤B-1～B-3测试得到蒸发段测试单管及其至油分离器间下游管路的滞油量；参考步骤A-5，可以得到润滑油喷注质量Mo,in与润滑油提取质量Mo,ex；因此，可以得到蒸发段测试单管及其至油分离器间下游管路的滞油量：OR(st,con+stcon,ds)＝Mo,in-Mo,ex； B-5.执行步骤A-6； B-6.打开针阀，关闭针阀，执行步骤B-1～B-2，油泵把油罐中的润滑油加压后通过针阀2所在润滑油喷注口喷注到制冷剂测试主回路中，与蒸发段单管支路出口的制冷剂混合； B-7.混合后的制冷剂-润滑油混合物流入测试段下游管路，执行步骤A-4； B-8.上述步骤B-6～B-7测试得到蒸发段测试单管下游管路的滞油量OR(stcon,ds)＝Mo,in-Mo,ex；蒸发段测试单管的滞油量：OR(st,con)＝OR(st,con+stcon,ds)-OR(stcon,ds)； B-9.水流路控制：从水源流出的水经水调节阀进入第一蓄水容器；打开水调节阀，第一蓄水容器中的水经水泵加压后依次流经电加热器以及压缩冷凝机组到达测试段水流选择支路和预冷器及过冷器水流选择支路；关闭水调节阀，让水流不通过测试段水流选择支路；打开水调节阀，让预冷器及过冷器水流选择支路的水进入预冷器水流支路以及过冷器水流支路； B-10.制冷剂工况调节方案：通过控制蒸发段测试单管表面电加热器的加热功率调节蒸发压力；通过控制液体泵的转速控制流经测试段制冷剂的流量；通过控制预热器的加热功率调节进口干度；通过控制第一过热器的加热功率调节出口过热度；通过控制压缩冷凝机组的制冷量调节第一预冷器与第一过冷器的进水温度，通过控制水泵的转速以及水调节阀5、5的开度调节第一预冷器与第一过冷器的水流量，从而联合控制液体泵进口制冷剂的过冷度； B-11.润滑油工况调节方案：通过控制润滑油旁通针阀以及润滑油喷注口针阀的开度控制润滑油喷注流量；通过控制油分离器的加热功率控制提取润滑油的温度；通过调节油罐加热器的加热功率控制喷注润滑油的温度。 11.根据权利要求10所述的滞留测试方法，其特征是，所述的板式换热器冷凝传热与润滑油滞留测试的步骤如下： C-1.关闭针阀，打开针阀，油罐中的润滑油经油泵加压，然后依次流经润滑油喷注质量流量计、第二截止阀以及第二单向阀，在润滑油喷注口针阀处喷注到制冷剂测试主回路与第一预冷器出口处的制冷剂混合；第一预冷器对流过的制冷剂先进行冷却，调节测试段的进口干度； C-2.混合后的制冷剂-润滑油混合物到达并联的冷凝段板式换热器选择通路和单管选择通路的入口；关闭第七截止阀与第四球阀，打开第六截止阀与第三球阀，让混合后的制冷剂-润滑油混合物从冷凝段板式换热器支路流过，在冷凝段板式蒸发器中冷凝并可通过第七管型视镜观察流型； C-3.冷凝后的制冷剂-润滑油混合物进入测试段下游管路，首先流经第一过冷器，通过调节第一过冷器的进水温度与水流量，控制出口制冷剂的状态为过冷液态；混合物依次流经储液器、液体泵、制冷剂质量流量计、预热器、蒸发段单管支路32、第一过热器以及油分离器；其中：液体泵把过冷的液体混合加压，预热器与第一过热器对混合物进行加热，使制冷剂变为过热气体后流入油分离器； C-4.关闭截止阀，打开截止阀，制冷剂-润滑油混合物最终进入油分离器；经油分离器分离的气态制冷剂流经第一预冷器后完成制冷剂循环；油分离器分离的润滑油先经油分离器加热，降低粘度以保证回油顺利，然后依次经回油加热器、润滑油提取质量流量计后进入储油容器，完成润滑油循环；此时第一截止阀关闭，实现润滑油收集功能的储油容器与实现润滑油喷注的油罐隔离； C-5.上述步骤C-1～C-4测试得到冷凝段板式换热器及其至油分离器间下游管路的滞油量；参考步骤A-5，可以得到润滑油喷注质量Mo,in与润滑油提取质量Mo,ex；因此，可以得到冷凝段板式换热器及其至油分离器间下游管路的滞油量：OR(ph,con+phcon,ds)＝Mo,in-Mo,ex； C-6.润滑油清洗：关闭油泵，关闭润滑油回路阀门；让液体泵运行1小时，使中的制冷剂冲洗滞留在系统的残余润滑油，润滑油经油分离器后回到储油容器中；最后打开第一截止阀，让储油容器中的润滑油流到油罐中； C-7.打开针阀，关闭针阀，执行步骤C1～C3，油泵把油罐中的润滑油加压后通过针阀所在润滑油喷注口喷注到制冷剂测试主回路中，与冷凝段板式换热器支路出口的制冷剂混合； C-8.混合后的制冷剂-润滑油混合物流入下游管路，执行步骤C4； C-9.上述步骤C-7～C-8测试得到冷凝段板式换热器下游管路的滞油量：OR(phcon,ds)＝Mo,in-Mo,ex；测试冷凝段板式换热器的滞油量：OR(ph,con)＝OR(ph,con+phcon,ds)-OR(phcon,ds)； C-10.水流路控制：从水源流出的水经水调节阀进入第一蓄水容器；打开水调节阀，第一蓄水容器中的水经水泵加压后依次流经电加热器以及压缩冷凝机组到达测试段水流选择支路和预冷器及过冷器水流选择支路；打开水调节阀，关闭水调节阀，让测试段水流选择支路的水流过冷凝段板式换热器水流支路；打开水调节阀，让预冷器及过冷器水流选择支路的水进入预冷器水流支路以及过冷器水流支路； C-11.制冷剂工况调节方案：通过控制电加热器的加热功率调节板式换热器的进水温度，控制水泵的转速以及水调节阀的开度调节板式换热器的水流量，从而联合控制冷凝段板式换热器的冷凝压力；通过调节液体泵的转速控制流经测试段制冷剂的流量；通过控制电加热器的加热功率以及压缩冷凝机组的制冷量调节第一预冷器与第一过冷器的进水温度，通过控制水泵的转速以及水调节阀的开度调节第一预冷器与第一过冷器的水流量；通过控制第一预冷器的进水温度、水流量调节测试段进口干度；通过控制第一过冷器的进水温度、水流量调节液体泵进口过冷度； C-12.润滑油工况调节方案：通过控制润滑油旁通针阀以及润滑油喷注口针阀的开度控制润滑油喷注流量；通过控制油分离器的加热功率控制提取润滑油的温度；通过调节油罐加热器的加热功率控制喷注润滑油的温度。 12.根据权利要求11所述的滞留测试方法，其特征是，所述的单管冷凝传热与润滑油滞留测试的步骤如下： D-1.执行步骤C1； D-2.混合后的制冷剂-润滑油混合物到达并联的冷凝段板式换热器选择通路和单管选择通路的入口；关闭第六截止阀与第三球阀，打开第七截止阀与第四球阀，让混合后的制冷剂-润滑油混合物从冷凝段单管支路流过，在冷凝段测试单管中冷凝并可通过第八管型视镜观察流型； D-3.执行步骤C3～C4； D-4.上述步骤D-1～D-3测试得到冷凝段测试单管及其至油分离器间下游管路的滞油量；参考步骤A-5，可以得到润滑油喷注质量Mo,in与润滑油提取质量Mo,ex；可以得到冷凝段测试单管及其至油分离器间下游管路的滞油量：OR(st,con+stcon,ds)＝Mo,in-Mo,ex； D-5.润滑油清洗：执行步骤C6； D-6.关闭针阀，打开针阀，油罐中的润滑油经油泵加压，然后依次流经润滑油喷注质量流量计、第二截止阀以及第二单向阀，在润滑油喷注口针阀处喷注到制冷剂测试主回路1与冷凝段单管支路出口处的制冷剂混合； D-7.执行步骤C3～C4； D-8.上述步骤D-6～D-7测试得到冷凝段测试单管下游管路的滞油量：OR(stcon,ds)＝Mo,in-Mo,ex；冷凝段测试单管的滞油量：OR(st,con)＝OR(st,con+stcon,ds)-OR(stcon,ds)； D-9.水流路控制：从水源流出的水经水调节阀进入第一蓄水容器；打开水调节阀，第一蓄水容器中的水经水泵加压后依次流经电加热器以及压缩冷凝机组到达测试段水流选择支路和预冷器及过冷器水流选择支路；打开水调节阀，关闭水调节阀，让测试段水流选择支路的水流过冷凝段单管水流支路；打开水调节阀，让预冷器及过冷器水流选择支路的水进入预冷器水流支路以及过冷器水流支路； D-10.制冷剂工况调节方案：通过控制电加热器的加热功率调节冷凝段测试单管的进水温度，控制水泵的转速以及水调节阀的开度调节单管的水流量，从而联合控制冷凝段测试单管的冷凝压力；通过调节液体泵的转速控制流经测试段制冷剂的流量；通过控制电加热器的加热功率以及压缩冷凝机组的制冷量调节第一预冷器与第一过冷器的进水温度，通过控制水泵的转速以及水调节阀的开度调节第一预冷器与第一过冷器的水流量；通过控制第一预冷器的进水温度、水流量调节测试段进口干度；通过控制第一过冷器的进水温度、水流量调节液体泵进口过冷度； D-11.润滑油工况调节方案：通过控制润滑油旁通针阀以及润滑油喷注口针阀的开度控制润滑油喷注流量；通过控制油分离器的加热功率控制提取润滑油的温度；通过调节油罐加热器的加热功率控制喷注润滑油的温度。 13.根据权利要求8-10中任一所述的滞留测试方法，其特征是，进一步设有传热、压降特性的测试，包括： ①检测板式换热器/单管的蒸发传热/压降特性，具体通过进口温度传感器、出口温度传感器以及进口压力传感器、出口压力传感器测试获取； ②板式换热器/单管的冷凝传热/压降特性，具体通过进口温度传感器、出口温度传感器以及进口压力传感器、出口压力传感器测试获取。
所属类别：	发明专利