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
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冷媒系统保护装置
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高低压表、高