换热器试验台技术方案.docx

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换热器试验台技术方案

空调换热器试验装置技术方案

宁波家用：

新建类NO4—5HP两器性能试验台1台

1．试验装置用途

（1）空调蒸发器的性能测试；

（2）空调冷凝器的性能测试；

（3）空调器整机的性能测试。

2．参照标准

GB/T7725-2012房间空调器（报批稿）

QB/T2098-1995房间空调器用热交换器

ASHRAE37-1988Methodsoftestingforratingunitaryair-conditioningandheatingpumpequipments

3．适用的制冷剂

R22、R410A

4．测试内容

国家标准GB/T7725-2012标准工况下：

（1）空调蒸发器：

换热量2000W~10000W（标准空调工况）

风量300~3500m3/h

空气流动阻力：

0~100Pa

制冷剂流量：

0~200Kg/h；

（2）空调冷凝器：

换热量2000W~10000W（标准空调工况）

风量300~3500m3/h

空气流动阻力：

0~100Pa

制冷剂流量：

0~200Kg/h；

（3）空调整机：

制冷量2000W~12000W（标准空调工况）

制热量2000W~12000W（标准空调工况）

5．测试工况范围

（1）空调蒸发器：

进风温湿度-10~40℃，（干湿球温度组合参考GB/T7725）

制冷剂蒸发温度–15~12℃

制冷剂节流前过冷度3~12℃

制冷剂出口过热度5~15℃；

（2）空调冷凝器：

进风温湿度10~50℃、（干湿球温度组合参考GB/T7725）

制冷剂进口温度40~100℃

制冷剂出口过冷度3~12℃

制冷剂冷凝温度30~55℃；

（3）内外侧工况室温度范围：

室内侧干球温度-10~50℃RH20％～92％干湿球温度组合参照GB/T7725

室外侧干球温度-25~60℃RH25％～92％干湿球温度组合参照GB/T7725

6．被测机组电源（空调器）

变频稳压电源：

艾诺三相45kVA1台

7．测试内容

（1）空调蒸发器：

换热量、空气流量、空气流动阻力、压力降、制冷剂流量、传热系数；

（2）空调冷凝器：

换热量、空气流量、空气流动阻力、压力降、制冷剂流量、传热系数；

（3）空调器整机：

制冷量、制热量等。

8．换热器测试

换热器测试分模化试验和使用状态试验。

在模化试验下，换热器被加工成具用相同截面的试验模块，模块前后分别安装进风整流道和出风直管段。

模化试验可用于片形、传热管等换热器的基础性能的研究。

使用状态时是对实际使用的换热器的试验。

换热器被安装在空调机内，换热器的测试状态与实际使用状态十分相似。

在这种状态下，换热器组件可以安装风机，测试室内或室外换热器组件的综合性能；也可以给定风量，测试换热性能随风量的变化。

换热器测试时，空气进风状态由房间的温湿度控制，制冷管路接至装置制冷系统。

由焓差测试装置和制冷装置两套系统共同完成测试。

系统能够使用两种制冷剂R22、R410A，调节系统由独立于每种制冷剂的变频压缩机、储液器、油分离器和共用的系统冷凝器、质量流量计、系统蒸发器以及各点压力温度检测装置组成，系统内部承受的压力按R410a设计，在进行转换制冷剂测试时，需要用采用系统清洗系统进行清理，清理时间要求小于3h，并且清理管道工作不能影响内部独立的系统，不能影响焓差装置的正常使用。

系统内的各级阀门要有显著的标识，并有防止误操作。

（1）蒸发器测试

给定参数：

蒸发器几何尺寸。

控制参数

a）进风干球温度

测试传感器；PT100，日本千野，四线制,Φ4.8mm，长度：

100mm

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测量仪表：

横河DA100

执行器：

室内空气处理箱电热器。

b）进风湿球温度

测试传感器；PT100，日本千野，四线制,Φ4.8mm，长度：

100mm

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

低温湿度传感器：

芬兰VaisalaHMD-60

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测量仪表：

横河DA100

执行器：

室内空气处理箱电热加湿器。

c）制冷剂阀前温度

测试传感器：

PT100，日本千野，四线制，Φ3.2×75L，带卡套

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测量仪表：

横河DA100

执行器：

过冷度控制器。

d）系统膨胀阀入口压力控制

测试传感器：

PTX系列（GE）±0.25%

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

e）制冷剂出口压力

测试传感器：

横河EJA430±0.1%

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测量仪表：

横河DA100

执行器：

电动节流阀

f）制冷剂出口温度

测试传感器：

PT100，日本千野，四线制，Φ3.2×75L，带卡套

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测量仪表：

横河DA100

执行器：

电动节流阀或压缩机。

g）空气阻力（静压）

传感器；横河EJA120，量程-500～500Pa

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

执行器：

测试本体引风机＋变频器。

测试参数：

a）换热量：

包括空气侧换热量和制冷剂侧换热量

空气侧换热量由空气焓差法计算。

制冷剂侧换热器的测量包括：

制冷剂流量：

质量流量计，美国Rosemount、高准、丹佛斯等等价品牌

制冷剂进口温度：

PT100，日本千野

制冷剂进口压力：

EJA430，横河

制冷剂出口温度：

PT100，日本千野

制冷剂阀前温度：

PT100，日本千野

制冷剂阀前压力：

PTX（GE）。

制冷剂出口压力：

EJA430，横河。

通过测量节流前制冷剂温度，出口制冷剂温度压力，计算制冷剂进出口

焓差，乘制冷剂流量，从而计算制冷剂侧的换热量。

本方法适用制冷剂在蒸发器内完全蒸发的情况。

b）析湿量

由空气状态计算。

b）风量

微压差传感器：

EJA110，横河，量程0～1000Pa。

c）制冷剂沿程压力降

制冷剂进口压力：

EJA430，横河

制冷剂出口压力：

EJA430，横河。

d）换热器沿程管壁温度分布

热电偶测量T型热电偶，Max:

20路

e）制冷剂流量

质量流量计美国Rosemount、高准、丹佛斯等等价品牌、高准、丹佛斯等等价品牌。

f）换热器传热系数K

计算得到。

（2）冷凝器测试

给定参数：

a）冷凝器几何尺寸。

控制参数

a）进风干湿球温度

测控方式与蒸发器试验相同。

b）制冷剂入口压力

测试传感器：

横河EJA430±0.1%

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

执行器：

粗调：

旁通节流阀或变频压缩机

细调：

压缩机＋变频器。

c）制冷剂入口温度

测试传感器：

PT100，日本千野，四线制，Φ3.2×75L，带卡套

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测量仪表：

横河DA100

执行器：

制冷剂进口温度控制器。

d）制冷剂出口温度

测试传感器：

PT100，日本千野，四线制，Φ3.2×75L，带卡套

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测量仪表：

横河DA100

执行器：

电动节流阀或系统冷媒量调节阀。

d）制冷剂阀前温度

测试传感器：

PT100，日本千野，四线制，Φ3.2×75L，带卡套

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测量仪表：

横河DA100

执行器：

过冷度控制器。

e）空气阻力（静压）

测控方式与蒸发器试验相同。

测试参数：

a）换热量：

包括空气侧换热量和制冷剂侧换热量；

空气侧换热量由空气焓差法计算。

制冷剂侧换热器的测量包括：

制冷剂流量：

质量流量计，美国Rosemount、高准、丹佛斯等等价品牌

制冷剂进口温度：

PT100，日本千野

制冷剂进口压力：

EJA430，横河

制冷剂出口温度：

PT100，日本千野

制冷剂阀前温度：

PT100，日本千野

制冷剂阀前压力：

PTX（GE）。

制冷剂出口压力：

EJA430，横河。

通过制冷剂进出温度压力测量，计算制冷剂进出口焓差，乘制冷剂流量，

从而计算制冷剂侧的换热量。

b）风量

微压差传感器：

EJA110，横河，量程0～1000Pa。

c）制冷剂沿程压力降

通过制冷剂进出口压力计算。

d）换热器沿程管壁温度分布；

热电偶测量T型热电偶Max:

20路

e）制冷剂流量

质量流量计，美国Rosemount、高准、丹佛斯等等价品牌。

f）换热器传热系数K

计算得到。

9．空调器整机试验

空调器整机测试的与一般的焓差测试相同。

给定参数：

a）空调器额定参数、规格型号、制冷剂等。

控制参数

a）室内侧干球温度、湿球温度，符合GB/T7725－2012的规定

与蒸发器试验干球温度、湿球温度测控方式相同。

b）室外侧干球温度，符合GB/T7725－2012的规定

测试传感器；PT100，日本千野，四线制,Φ4.8mm，长度：

100mm

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测试仪表：

横河DA100或MX100

执行器：

室外侧空气处理箱电热器。

c）室外侧湿球温度，符合GB/T7725－2012的规定

测试传感器；PT100，日本千野，四线制,Φ4.8mm，长度：

100mm

温度变送器：

M3SXR，日本爱模

低温湿度传感器：

芬兰VaisalaHMD-60

控制仪表：

横河UT55A，通讯功能

测试仪表：

横河DA100或MX100

执行器：

室外侧空气处理箱加湿电热器。

d）空调器出风静压

传感器：

横河EJA120，量程－500～500Pa

控制测试仪表：

横河UT55A，通讯功能

执行器：

测试本体引风机＋变频器。

测试参数

a）空调器制冷和制热量；

b）室内空气循环风量；

c）空调器输入电流；

d）空调器输入功率；

e）空调制冷系统吸排气压力；

f）空调内部管壁温度。

10．测试装置的组成

（1）测试室

测试室由室内和室外侧两间测试房组成，室内侧测试房内设有空气焓差测试风洞，可以测试换热器和空调器的空气侧换热量，进行换热器和空调器试验时，通过控制房间工况的方法控制测试室的环境。

室外侧测试房为进行空调器的整机测试提供室外侧的测试环境。

尺寸：

室内侧7米×5米×4米；

室外侧5米×5米×4米；

门（室内侧）：

宽1250×高2000mm

门（室外侧）：

宽1250×高2000mm

观察窗：

400×500双层保温玻璃，内外侧工况室各一个，内外侧门各一个；

围护结构：

100mm厚聚氨酯彩钢库板，进口门配件；

地板：

100mm厚聚氨酯彩钢库板上铺设2m厚不锈钢地板；

吊顶：

铝合金喷塑多孔板送风吊顶板；

照明：

吸顶式日光灯，室内外侧还设有低温下专用灯。

安全：

内外侧工况室设有急停和呼救按钮，内外侧门具有低温防冻死功能

（1）空气处理箱2套

室内侧空气处理箱：

低噪声循环风机15000M3/h；

风机采用变频器控制，设置旁通风阀，整体运行时振动和噪声低；

专用非标套片式热交换器，片距4mm；

不锈钢绕片式电加热器，36kW；

不锈钢外壳支架，不锈钢面板；

额定冷却能力45kw

加热管温度过高报警

室外侧空气处理：

低噪声循环风机18000M3/h；

风机采用变频器控制，设置旁通风阀，整体运行时振动和噪声低；

专用非标套片式热交换器，片距4mm；

不锈钢绕片式电加热器，36kW；

不锈钢外壳支架，不锈钢面板

额定冷却能力56kw

加热管温度过高报警

（2）工况机组

内侧采用3台6HP美优乐活塞压缩机水冷机组、制冷剂R22、丹福斯制冷配件,具有低湿工况功能,具有高温和低温两种工作模式和低湿工况功能；；

外侧采用2台6HP和1台8HP的比泽尔半封闭活塞压缩机水冷机组、制冷剂R404A,丹福斯制冷配件,具有高温和低温两种工作模式和低湿工况功能；

报警：

高低压报警，水流量报警，过载报警；

（3）加湿器

采用不锈钢制作，自动补水

室内侧22.1KW

室外侧22.1KW

（4）焓差测试本体1套

静压箱：

内装静压测量、空气混合、干湿球温度测量，

提供多个可变被测机接口尺寸（其中常规接口尺寸：

800×400）

采用分体式风量箱，标准喷嘴测试风量，喷嘴的开启由计算机和触摸屏进行控制；

电动升降机：

静压室安装在升降机上，可方便地与被测机对接，电机1.5KW,可升

降范围0.55米～1.2米，上下限保护，结构必须牢固可靠；

平衡引风机：

离心风机，变频电机2.2KW，ABB或comefri等品牌，其出风需要通过混合均流后再进入空调调合箱。

（5）测试工装1套

提供外机摆放接水盘工装两套

（6）取样装置3套

采用不锈钢+有机玻璃透明取样器，进口取样风机，自动补水器,取样风速在5m/s~8m/s。

（4）制冷剂循环系统

a）功能：

蒸发器和冷凝器试验提供制冷剂循环和工况条件；

b）组成：

本系统是一个相对独立的制冷，由压缩机、储液器、油分离器、排气温度控制器、水冷冷凝器（系统）、过冷控制器、节流阀、蒸发器（系统）、过热控制器，温度压力流量监测装置和系统清洗装置等部件组成。

其中冷凝器、蒸发器可以通过切换，更换测试部件，从而进行冷凝器和蒸发器的测试。

压缩机：

2台

电动机5HP3Φ380V50Hz（交流变频\R22）1台

电动机5HP3Φ380V50Hz（直流变频\R410A）1台

系统水冷冷凝器：

高效套管水冷冷凝器，自制。

名义能力：

20kW。

系统蒸发器：

高效套管水冷蒸发器，自制。

油分离器：

2台

R221台

R410A1台

热交换器（冷凝器入口温度控制用）1台

规格空冷式

储液器2台

规格压力:

6MPa

球面圆柱形SUS304

R22容量：

5L1台

R410A容量：

5L；1台

冷冻水循环泵1台

型式格兰富

过热器1台

型式SUS304电加热组

4.5kW3Φ380V50Hz（SCR控制）

电动三通阀MX系列西门子2套

冷媒回收压缩机1HP2台

R221台

R410A1台

电动膨胀阀日本进口1台

制冷剂流量测量：

采用质量流量计测量。

（5）恒温水装置

本装置为换热器和节流元件的测试提供调温恒温水源。

水箱容积：

500L;

制冷量：

12kW×2，采用Copeland涡旋压缩机；

电加热功率：

22.5kW；

循环水泵：

格兰富CM

报警保护：

●水箱低水位保护

●加热过热保护

●压缩机高低压保护

●压缩机过载保护

●水泵过载保护。

11．测量和控制系统

装置具有手动和自动两种运行方式，在自动控制方式下，测试人员只需设定运行参数，并在开机时启动适当的设备后，测试过程自动运行，当测试稳定后，控制系统能自动判断，记录数据。

系统还配置一根FLUKE1551A型“棒式”标准温度计，用于系统的温度校对。

测量控制仪表均采用进口名牌产品，规格如下：

数字功率表日本横河WT2301台

数据采集仪日本横河DA100或MX1001台

温度传感器日本千野Pt10011根

微压差变送器日本横河EJA1101个

静压差变送器日本横河EJA1201个

PID控制器日本横河UT55A，带通讯接口10个

换热器管路热电偶T型20路

系统热电偶T型40路

压力变送器日本横河EJA4302个

阀前压力变送器PTX1个

被测机冷媒压力变送器PTX4个

大气压力表芬兰Vaisala1个

湿度传感器芬兰Vaisala1个

质量流量计美国Rosemount、高准、丹佛斯等等价品牌。

1个

压缩机频率检测装置（0~500Hz）1个

FLUKE1551A型“棒式”标准温度计1个

系统中二次测量仪表均配备计算机通讯接口。

可由计算机直接设定仪表参数，采集测量数据，判断工况的稳定性，记录测试数据，打印测试报表。

12．电气系统

装置的电气系统以PLC控制器为中心，所有设备均均可通过PLC控制。

系统采用触摸屏为人机控制界面。

装置可在脱离计算机的情况下单独运行。

13．软件

测试软件主要用于试验的控制和数据采集，能满足各种换热器测试、节流元件测试和整机测试的要求。

本测试系统采用的是E-VIEW或Proface触摸屏。

对电动设备的操作都可以在触摸屏上实现，触摸屏还具有故障报警显示功能，当出现故障时，故障名称会在报警查询窗口自动亮显，方便操作者检修设备。

本测试程序采用LavView或VisualBasic语言编写，采用WINDOWSXP操作系统多窗口显示界面及多线程方法。

能实现自动控制及数据处理，在需要时也可切换至手动进行控制调节。

并可根据用户实际要求进行结果计算，可显示、打印和保存多种曲线。

辅助数据名称可由操作员设定输入及保存，提高了数据的可读性，并方便日后的查找。

传感器的标定数据可根据计量数据进行设定，并可存入测试量校对结果数据库，便于日后的校对查询。

本测试程序具有安装简单、操作方便、功能强大、可视性强、界面漂亮等优点。

菜单条由五个下拉菜单组成：

系统、设定、计算、显示及帮助，其包含了本测试程序的所有操作。

系统下拉菜单包含了与测试相关的参数设置：

测试工况的设定、被测空调器风机铭牌的输入、开始测试、结束测试及退出测试程序。

设定下拉菜单包含各种设定值：

工况偏差设定、各测量修正值设定及标签的设定，以上各种设定值如不作设定，则程序默认为初始值。

计算下拉菜单包括与测试数据处理相关的操作：

测试结果计算。

帮助菜单包括测试程序的使用说明内容。

主窗口的大部分区域为测量数据显示区，工具栏包括各种经常操作的命令按钮：

测试开始、测试停止、工况偏差设定、工况设定、被测风机铭牌输入、稳态计算以及标签设定，方便操作。

使测试人员在主窗口就能全部获得测试的所有数据。

14．精度要求：

对各试验项目工况干球温度控制稳定精度±0.2℃，相对湿度控制稳定精度±3％。

制冷剂压力测量精度为±0.25%，空气流量和制冷剂质量流量测量精度±1.0%。

在无结霜的稳定工况下，主辅侧测试热平衡偏差不大于4%，重复性测试偏差不大于2%。

15、部件清单

序号

部件名称

单价

数量

合计

说明

仪表类

1

数据采集仪

1

DA100或MX100

2

电参数仪，横河WT230

1

3

测量级电流互感器

3

4

UT55APID控制器

12

5

热电偶T型

40

40路热电偶通道

5

热电偶T型

20

20路换热器管路热电偶

6

Pt100A级

6

焓差系统使用，千野，四线制，Φ4.8mm，长度：

100mm

6

Pt100A级

3

制冷系统使用，千野，四线制，，Φ3.2×75L，带卡套

7

喷嘴Pt100A级

1

千野，四线制,L=300mm，

8

恒温水箱Pt100A级

千野，三线制,L=300mm，带卡套

9

FLUKE1551A型

1

棒式标准温度计，-50~160℃

10

热电阻变送器

7

爱模M3SXR

内侧：

-10~50℃

外侧：

-30~60℃

11

湿度传感器

1

芬兰Vaisala

12

微压差变送器EJA110

1

0~1000Pa

13

微压差变送器EJA120

1

-500~500Pa

14

压力变送器EJA430

1

进口压力

15

压力变送器EJA430

1

出口压力

16

PTX7500

1

阀前压力

17

压力变送器7MPa

4

精度±0.2%

18

大气压变送器

1

84~104kPa

19

压缩机频率检测

1

0~500Hz

20

PLC控制器

1

三菱FX2N或FX3N

21

触摸屏

1

10’

22

MOXA104

1

23

ADAM4520

1

24

计算机HP20LCD

1

商务性计算机

25

软件

1

小计

工况系统类

1

空气调和箱

2

自制不锈钢箱体,电加热器,循环风机

2

6HP美优乐压缩机水冷工况机组

3

制冷剂R22

3

6HP比泽尔压缩机水冷工况机组

2

制冷剂R404A

4

8HP比泽尔压缩机水冷工况机组

1

制冷剂R404A

5

加湿器

2

22.5KW

6

取样器

3

7

电气控制柜

1

9

被测机电源箱

2

带三相漏电开关，1个10A插座，2个16A插座（支持欧式插头），带三相四线的接线柱

10

平衡引风机

1

11

变频器

1

ABB或三菱4kVA三相

12

热电偶盘

3

内外和系统

13

电线类

1

14

静压箱，风量箱

1

3500m3/h风量

15

其它设备

1

接水盘，工装小车、排水水管等等

16

R404A制冷剂

1

小计

冷媒供给系统

1

5HP交流变频R22系统压缩机

1

日立变频压缩机

2

5HP交流变频R410A系统压缩机

1

日立变频压缩机

3

冷媒回收系统

2

含回收压缩机等

4

装置台架及保温

1

钢制立柜式带不锈钢水盘

5

电动调节阀

1

富士金

6

质量流量计

1

美国Rosemount、高准、丹佛斯等等价品牌

7

系统冷凝器

1

非标

8

系统蒸发器

1

非标

9

储液罐及附件

2

R22:

1个；R410a：

1个，5L

10

油分离及回油系统

2

非标，R22:

1个；R410a：

1个

11

喷液及旁通能量调节

1

非标

12

冷凝器进口过热装置

1

含电加热装置

13

膨胀阀进口过冷装置

1

水冷及电加热装置

14

制冷阀门及配件

1批

及配件球阀、过滤器、电磁阀、铜管等，DANFOSS系列

15

冷媒清洗机

1

16

冷媒装置用冷媒

R22，R410a奥克斯提供

17

电动三通阀

2

MXG系列，西门子

18

冷凝器泵\过冷器泵

2

格兰富/川源

19

冷媒系统保护装置

1

高低压表、高