本發(fā)明涉及一種空氣換熱器換熱性能及除濕/結(jié)冰量測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)，特別涉及一種空氣蒸發(fā)器/冷凝器換熱性能及除濕/結(jié)冰量測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)，屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
蒸發(fā)器和冷凝器是制冷系統(tǒng)中的兩個(gè)重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)制冷系統(tǒng)的性能。但是，針對(duì)冰箱蒸發(fā)器和冷凝器換熱量小，制冷劑流量低的特點(diǎn)，測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器所置環(huán)境包括風(fēng)速均勻性、溫度和濕度對(duì)其性能測(cè)試影響較大，得到高精度的測(cè)試結(jié)果比較困難。因此，設(shè)計(jì)一套空氣換熱器換熱性能及除濕/結(jié)冰量測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)必不可少。
經(jīng)專(zhuān)利檢索發(fā)現(xiàn)，張敏等人申請(qǐng)的名為“一種低溫恒溫恒濕箱的溫濕度控制裝置及方法”（專(zhuān)利號(hào)201610602207.5）發(fā)明專(zhuān)利。提供一種低溫恒溫恒濕箱的溫濕度控制裝置及方法，包括恒溫恒濕外部控制單元和恒溫恒濕內(nèi)部控制單元及其間的氣流通道，為需要低溫環(huán)境的物質(zhì)提供恒溫恒濕的貯藏環(huán)境。但是，該低溫恒溫恒濕箱只能為物質(zhì)提供低溫環(huán)境，并且沒(méi)有對(duì)風(fēng)速的控制，因此只適合提供物質(zhì)恒溫恒濕的貯藏環(huán)境。
經(jīng)專(zhuān)利檢索發(fā)現(xiàn)，張瑜等人申請(qǐng)的名為“一種恒溫恒濕系統(tǒng)”（專(zhuān)利號(hào)201510459983.x）發(fā)明專(zhuān)利。提供了一種恒溫恒濕系統(tǒng)，可以檢測(cè)各種材料耐熱、耐寒、耐濕、耐干性能。恒溫恒濕系統(tǒng)中箱體內(nèi)頂部安裝有旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)氣體循環(huán)，達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)溫濕度均勻的效果。實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境有較大的溫度測(cè)試范圍，但是沒(méi)有對(duì)風(fēng)速的要求和控制，因此對(duì)空氣蒸發(fā)器和冷凝器的測(cè)試并不適宜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的任務(wù)之在于提供一種空氣換熱器換熱性能及除濕/結(jié)冰量測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明任務(wù)，其技術(shù)解決方案是：
一種空氣換熱器換熱性能及除濕/結(jié)冰量測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)，包括環(huán)形風(fēng)道、控溫蒸發(fā)器、電加熱器、風(fēng)速傳感器前阻尼整流器、風(fēng)速傳感器、質(zhì)量傳感器、風(fēng)機(jī)、超聲波加濕器、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前阻尼整流器、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前溫度傳感器、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前濕度傳感器、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器、環(huán)形風(fēng)道的軟連接、保溫箱、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后阻尼整流器、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后溫度傳感器、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后濕度傳感器、環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段和環(huán)形風(fēng)道普通保溫段?？販卣舭l(fā)器由一套制冷系統(tǒng)提供冷量，環(huán)形風(fēng)道內(nèi)空氣的溫度通過(guò)設(shè)置的電加熱器來(lái)控制。在環(huán)形風(fēng)道內(nèi)溫度、速度和濕度傳感器之前均設(shè)阻尼整流器以使空氣分布均勻。通過(guò)質(zhì)量傳感器對(duì)超聲波加濕器的加濕量進(jìn)行控制和測(cè)量，確保通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器的空氣濕度穩(wěn)定在設(shè)定值。環(huán)形風(fēng)道分為環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段和環(huán)形風(fēng)道普通保溫段，保溫箱內(nèi)環(huán)形風(fēng)道屬于特殊保溫段，采用真空或多層空氣夾層的方法減少導(dǎo)熱、對(duì)流換熱，環(huán)形風(fēng)道外側(cè)貼有鋁箔膠帶減少輻射換熱。環(huán)形風(fēng)道普通保溫段外側(cè)采用保溫棉保溫。通過(guò)測(cè)量測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后的空氣溫度和濕度及測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器制冷劑進(jìn)出口溫度來(lái)確定通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器的換熱性能及除濕/結(jié)冰量。環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段可以采用透明材料制作，以便于觀察和記錄測(cè)試蒸發(fā)器的結(jié)霜過(guò)程和化霜過(guò)程。
借助本發(fā)明的一種空氣換熱器換熱性能及除濕/結(jié)冰量測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)，空氣換熱器換熱性能及除濕/結(jié)冰量的測(cè)試方法及步驟如下：
1)換熱性能及除濕/結(jié)冰量的計(jì)算方法
蒸發(fā)器換熱量：
qe＝ge,a(he,1-he,2)
式中，qe為蒸發(fā)器吸熱量，w；ge,a為空氣的質(zhì)量流量，kg/s；he,1、he,2分別為進(jìn)出蒸發(fā)器空氣的焓，由進(jìn)出蒸發(fā)器空氣溫度和相對(duì)濕度求得，j/kg。
蒸發(fā)器換熱系數(shù)：
式中，ke為蒸發(fā)器的換熱系數(shù)，w/(m2·k)；
切換因子：
對(duì)數(shù)平均溫差：
式中，te,1，te,2分別為進(jìn)出蒸發(fā)器空氣溫度，℃；
蒸發(fā)器空氣側(cè)有效換熱面積：
fe,a＝fe,t+fe,f
式中，fe,t和fe,f分別為蒸發(fā)器換熱管的外表面積和翅片總面積，m2。
冷凝器的換熱量：
qc＝gc,a(hc,2-hc,1)
式中，qc為冷凝器散熱量，w；gc,a為空氣的質(zhì)量流量，kg/s；hc,1、hc,2分別為進(jìn)出冷凝器空氣的焓，由進(jìn)出冷凝器空氣溫度和相對(duì)濕度求得，j/kg。
冷凝器換熱系數(shù)：
式中，kc為冷凝器的換熱系數(shù)，w/(m2·k)；
切換因子：
對(duì)數(shù)平均溫差：
式中，tc,1，tc,2分別為進(jìn)出風(fēng)冷冷凝器空氣溫度，℃。
冷凝器空氣側(cè)有效換熱面積：
fc,a＝fc,t+fc,f
式中，fc,t和fc,f分別為冷凝器換熱管的外表面積和翅片總面積，m2。
冷凝器制冷劑側(cè)平均溫度：
式中，tc,in和tc,out分別為冷凝器進(jìn)出口制冷劑溫度，℃；
除濕/結(jié)冰量：
mw＝ga(d1-d2)
式中，mw為空氣換熱器除濕/結(jié)冰量，kg/s；ga為空氣的質(zhì)量流量，kg/s；d1，d2為空氣換熱器進(jìn)出口空氣的含濕量，由進(jìn)出口空氣換熱器的溫度和相對(duì)濕度求得，kg/kg干空氣。
2）測(cè)試步驟及方法
測(cè)試蒸發(fā)器時(shí)，將測(cè)試蒸發(fā)器放置于環(huán)形風(fēng)道的軟連接處，打開(kāi)控溫蒸發(fā)器所在制冷系統(tǒng)、電加熱器、風(fēng)機(jī)和超聲波加濕器。通過(guò)采集測(cè)試蒸發(fā)器前的溫度調(diào)節(jié)電加熱器加熱，從而使測(cè)試蒸發(fā)器前溫度達(dá)到設(shè)定值。采集測(cè)試蒸發(fā)器前的濕度，通過(guò)質(zhì)量傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)控制超聲波加濕器的加濕量，使測(cè)試蒸發(fā)器前的濕度達(dá)到設(shè)定值。風(fēng)速傳感器前阻尼整流器使風(fēng)速均勻，風(fēng)速測(cè)量更準(zhǔn)確；測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前阻尼整流器使通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器的風(fēng)速、溫度和濕度更均勻；測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后阻尼整流器使測(cè)試蒸發(fā)器后溫度和濕度測(cè)試更加準(zhǔn)確。
測(cè)試?yán)淠鲿r(shí)，將測(cè)試?yán)淠鞣胖糜诃h(huán)形風(fēng)道的軟連接處，打開(kāi)控溫蒸發(fā)器所在制冷系統(tǒng)、電加熱器、風(fēng)機(jī)和超聲波加濕器。通過(guò)采集測(cè)試?yán)淠髑暗臏囟日{(diào)節(jié)電加熱器加熱，從而使測(cè)試?yán)淠髑皽囟冗_(dá)到設(shè)定值。采集測(cè)試?yán)淠髑暗臐穸龋ㄟ^(guò)質(zhì)量傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)控制超聲波加濕器的加濕量，使測(cè)試?yán)淠髑暗臐穸冗_(dá)到設(shè)定值。風(fēng)速傳感器前阻尼整流器使風(fēng)速均勻，風(fēng)速測(cè)量更準(zhǔn)確；測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前阻尼整流器使通過(guò)測(cè)試?yán)淠鞯娘L(fēng)速、溫度和濕度更均勻；測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后阻尼整流器使測(cè)試?yán)淠骱鬁囟群蜐穸葴y(cè)試更加準(zhǔn)確。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的空氣換熱器換熱性能及除濕/結(jié)冰量測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種提供恒溫恒濕環(huán)境的測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)，請(qǐng)參考圖1，包括：環(huán)形風(fēng)道、電加熱器1、風(fēng)道支撐2、風(fēng)速傳感器前阻尼整流器3、風(fēng)速傳感器4、質(zhì)量傳感器5、風(fēng)機(jī)6、超聲波加濕器7、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前阻尼整流器8、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前溫度傳感器9、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前濕度傳感器10、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器11、環(huán)形風(fēng)道的軟連接12、保溫箱13、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后阻尼整流器14、環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段15、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后溫度傳感器16、測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后濕度傳感器17、環(huán)形風(fēng)道普通保溫段18和控溫蒸發(fā)器19。控溫蒸發(fā)器中的冷量由額外的一套制冷系統(tǒng)提供，電加熱器根據(jù)測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前的溫度傳感器測(cè)量的溫度調(diào)整加熱。環(huán)形風(fēng)道的軟連接可以放置不同尺寸類(lèi)型的蒸發(fā)器/冷凝器。環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段15可以采用透明材料制作而成。
借助以上所述的一種空氣換熱器換熱性能及除濕/結(jié)冰量測(cè)試風(fēng)道系統(tǒng)，測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器時(shí)步驟如下：
測(cè)試蒸發(fā)器時(shí)，測(cè)試蒸發(fā)器11放置在環(huán)形風(fēng)道的軟連接12處。環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段15和環(huán)形風(fēng)道普通保溫段18內(nèi)循環(huán)空氣由風(fēng)機(jī)6提供動(dòng)力。測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前阻尼整流器8保證流過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器前空氣的溫度、濕度和風(fēng)速均勻，溫度和濕度由測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前溫度傳感器9和測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前濕度傳感器10測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，從而控制電加熱器1加熱和超聲波加濕器7加濕，加濕量通過(guò)質(zhì)量傳感器5控制。測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后阻尼整流器14保證測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后溫度傳感器16和測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后濕度傳感器17測(cè)量通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器后溫度和濕度的準(zhǔn)確性。風(fēng)速傳感器前阻尼整流器3使通過(guò)其風(fēng)速均勻，保證風(fēng)速傳感器4的測(cè)量準(zhǔn)確性，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)6的頻率，使通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器的風(fēng)速達(dá)到設(shè)定值?？販卣舭l(fā)器19由額外的一套制冷系統(tǒng)提供冷量，將環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段15和環(huán)形風(fēng)道普通保溫段18內(nèi)空氣降溫，電加熱器1通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前溫度傳感器9測(cè)量數(shù)據(jù)控制加熱，使通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器的空氣溫度達(dá)到設(shè)定值。
測(cè)試?yán)淠鲿r(shí)，測(cè)試?yán)淠?1放置在環(huán)形風(fēng)道的軟連接12處。環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段15和環(huán)形風(fēng)道普通保溫段18內(nèi)循環(huán)空氣由風(fēng)機(jī)6提供動(dòng)力。測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前阻尼整流器8保證流過(guò)測(cè)試?yán)淠髑翱諝獾臏囟取穸群惋L(fēng)速均勻，溫度和濕度由測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前溫度傳感器9和測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前濕度傳感器10測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，從而控制電加熱器1加熱和超聲波加濕器7加濕，加濕量通過(guò)質(zhì)量傳感器5控制。測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后阻尼整流器14保證測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后溫度傳感器16和測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器后濕度傳感器17測(cè)量通過(guò)測(cè)試?yán)淠骱鬁囟群蜐穸鹊臏?zhǔn)確性。風(fēng)速傳感器前阻尼整流器3使通過(guò)其風(fēng)速均勻，保證風(fēng)速傳感器4的測(cè)量準(zhǔn)確性，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)6的頻率，使通過(guò)測(cè)試?yán)淠鞯娘L(fēng)速達(dá)到設(shè)定值?？販卣舭l(fā)器19由額外的一套制冷系統(tǒng)提供冷量，將環(huán)形風(fēng)道特殊保溫段15和環(huán)形風(fēng)道普通保溫段18內(nèi)空氣降溫，電加熱器1通過(guò)測(cè)試蒸發(fā)器/冷凝器前溫度傳感器9測(cè)量數(shù)據(jù)控制加熱，使通過(guò)測(cè)試?yán)淠鞯目諝鉁囟冗_(dá)到設(shè)定值。