阅读说明：本技术 换热器试验进出口干度控制系统及其控制方法 (Heat exchanger test inlet and outlet dryness control system and control method thereof ) 是由 范力群 朱正元 王文斌 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种换热器试验进出口干度控制系统,包括前置量热单元安装在被试换热器的入口处,后置量热单元安装在被试换热器的出口处,质量流量量测单元连接在能量控制输入单元和前置量热单元之间；能量控制输入单元分别连接前置量热单元和后置量热单元,根据前置量热单元量测数据、前置量热单元的量测数据、被试换热器的进口干度目标值、被试换热器的出口干度目标值和系统质量流量分别计算向前置量热单元和后置量热单元的输出能量。本发明公开了一种换热器试验进出口干度控制方法。本发明对被试换热器进口和出口能量分别控制,能实现百瓦及以下的换热器干度控制。(The invention discloses a heat exchanger test inlet and outlet dryness control system, which comprises a preposed calorimetric unit, a postposed calorimetric unit, a mass flow measuring unit and a mass flow measuring unit, wherein the preposed calorimetric unit is arranged at an inlet of a tested heat exchanger; the energy control input unit is respectively connected with the front heating unit and the rear heating unit, and respectively calculates the output energy to the front heating unit and the rear heating unit according to the measurement data of the front heating unit, the inlet dryness target value of the tested heat exchanger, the outlet dryness target value of the tested heat exchanger and the mass flow of the system. The invention discloses a method for controlling the dryness of an inlet and an outlet of a heat exchanger test. The invention respectively controls the energy of the inlet and the outlet of the tested heat exchanger and can realize the dryness control of the heat exchanger of hundreds of watts or less.)

换热器试验进出口干度控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业测试领域，特别是涉及一种换热器试验进出口干度控制系统和一种换热器试验进出口干度控制方法。

背景技术

在节能/降耗浪潮的推动下，空调/热水器等制冷/热泵系统换热器设计的出口的过热度/过冷度越来越小。在通常的换热器性能试验中，试验工况规定换热器的出口都是一相的。然而，在真实系统中由于环境变化会导致换热器的出口有二相现象出现，随着科学技术的发展，以及各种仿真软件的出现，换热器的性能试验工况出现了进出口二相的要求，以前的技术与专利应对的是出口干度控制，现在需要增加进口干度控制；以前冷凝器出口干度控制是采样水冷后置冷凝器通过控制水侧换热能力的方式控制，这种控制方式的下限能力是有限制的，在现有的技术条件下后置冷凝器的能力是百瓦及别的，测量不确定度约为2％；仿真软件的基础数据仿真换热器能力也就百瓦级别，水冷式的后置冷凝器不合适，所以急需开发一种利用现有量热器方式，实现百瓦及以下的换热器干度控制方案。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在

具体实施方式

部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明要解决的技术问题是提供一种利用现有量热器等设备对被试换热器进口和出口能量分别控制，能实现百瓦及以下的换热器干度控制的换热器试验进出口干度控制系统。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种利用现有量热器等设备对被试换热器进口和出口能量分别控制，能实现百瓦及以下的换热器干度控制的换热器试验进出口干度控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的换热器试验进出口干度控制系统，包括：前置量热单元、后置量热单元、质量流量量测单元和能量控制输入单元；

前置量热单元，其安装在被试换热器的入口处，其用于量测被试换热器入口处的热量、过冷液体温度和压力以及换热器入口处压力，并发送至能量控制输入单元；

后置量热单元，其安装在被试换热器的出口处，其用于量测被试换热器出口处的热量、过热气体温度和压力以及换热器出口压力，并发送至能量控制输入单元；

质量流量量测单元，其连接在能量控制输入单元和前置量热单元之间，其用于量测系统质量流量mf；

能量控制输入单元，其分别连接前置量热单元和后置量热单元，其根据前置量热单元量测数据、前置量热单元的量测数据、被试换热器的进口干度目标值X1、被试换热器的出口干度目标值X2和系统质量流量mf分别计算向前置量热单元和后置量热单元的输出能量。

可选的，所述前置量热单元包括：

第一量热器，其安装在被试换热器的入口处；

第一传感器，其安装在第一量热器入口处，其用于量测第一量热器入口处的过冷液体温度和压力；

第二传感器，其安装在第一量热器出口处，其用于量测被试换热器进口压力。

可选的，所述后置量热单元包括：

第二量热器，其安装在被试换热器的出口处；

第三传感器，其安装在第二量热器入口处，其用于量测被试换热器出口压力；

第四传感器，其安装在第二量热器出口处，其用于量测第二量热器出口处的过热气体温度和压力。

可选择的，所述能量控制输入单元控制前置量热单元的输入能量为W1＝mf×(X1×hg1+(1-X1)×hf1-hf)。

其中，测量被试换热器进口系统质量流量为mf，被试换热器的进口干度目标值为X1、被试换热器的出口干度目标值X2，被试换热器进口过冷液体过冷液体比焓为hf，被试换热器进口压力为P1，P1对应的饱和状态下的气体比焓为hg1和液体比焓为hf1。

可选择的，所述能量控制输入单元控制后置量热单元的输入能量为W2＝mf×(hg-(X2×hg1+(1-X1)×hf1))。

其中，测量被试换热器进口系统质量流量为mf，被试换热器的进口干度目标值为X1、被试换热器的出口干度目标值X2，被试换热器出口过热气体比焓为hg，被试换热器出口压力为P2，P2对应的饱和状态下的气体比焓为hg2和液体比焓为hf2。

可选择的，所述被试换热器是冷凝器或蒸发器。

本发明提供一种换热器试验进出口干度控制方法，包括以下步骤：

S1，测量被试换热器进口过冷液体的温度和压力，计算获得过冷液体比焓hf，以及被试换热器进口压力P1对应的饱和状态下的气体比焓hg1和液体比焓hf1；

S2，测量被试换热器出口过热气体温度和压力,计算获得过热气体比焓hg，以及被试换热器出口压力P2对应的饱和状态下的气体比焓hg2和液体比焓hf2；

S3，测量被试换热器进口系统质量流量mf；

S4，根据被试换热器的进口干度目标值X1、出口干度目标值X2和系统质量流量mf分别控制向被试换热器进口和被试换热器出口的能量输出。

可选择的，控制向被试换热器进口能量出为W1＝mf×(X1×hg1+(1-X1)×hf1-hf)。

可选择的，控制向被试换热器出口能量出为W2＝mf×(hg-(X2×hg1+(1-X1)×hf1))。

本发明前置量热单元安装在被试换热器的入口处、后置量热单元安装在被试换热器的出口处，前置量热器的入口处和后置量热器出口处分别安装有一个温度压力传感器。通过传感器量测温度和压力，计算获得量热器入口处的过冷液体比焓为hf，换热器进口压力P1对应的饱和状态下的气体比焓为hg1液体比焓为hf1，换热器出口压力P2对应的饱和状态下的气体比焓为hg2液体比焓为hf2，后置量热器出口传感器检测后置量热器出口处的过热气体比焓hg，系统的质量流量为mf。则可以计算出要达到进口干度目标值为X1和出口干度目标值为X2，前置量热单元侧输入能量为W1＝mf×(X1×hg1+(1-X1)×hf1-hf)；后置量热单元侧输入能量为W2＝mf×(hg-(X2×hg1+(1-X1)×hf1))。通过精确控制能量输入实现进口干度目标值为X1和出口干度目标值为X2，对被试换热器进口和出口两端实现不同的能量输出，真正实现百瓦及以下的换热器干度控制。进而实现在换热器试验中可以根据实际情况需要控制换热器的进出口干度，从而满足对二相换热情况的研究需要。

附图说明

本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明第三实施例结构示意图。

图2是本发明第四实施例结构示意图。

附图标记说明

前置量热单元A

后置量热单元B

被试冷凝器C

被试蒸发器D

温度压力传感器一1

量热器一2

压力传感器一3

压力传感器二4

温度压力传感器二5

量热器二6

质量流量计7

冷凝器一8

冷凝器二9

压缩机10

蒸发器11

膨胀阀12。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。

应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元件、参数、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、参数、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、参数、组件、区域、层或部分与另一个元件、参数、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本发明的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、参数、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、参数、组件、区域、层或部分。

第一实施例，本发明提供的换热器试验进出口干度控制系统，包括：前置量热单元、后置量热单元、质量流量量测单元和能量控制输入单元；

前置量热单元，其安装在被试换热器的入口处，其用于量测被试换热器入口处的热量、过冷液体温度和压力以及换热器入口处压力，并发送至能量控制输入单元；

后置量热单元，其安装在被试换热器的出口处，其用于量测被试换热器出口处的热量、过热气体温度和压力以及换热器出口压力，并发送至能量控制输入单元；

质量流量量测单元，其连接在能量控制输入单元和前置量热单元之间，其用于量测系统质量流量mf；

能量控制输入单元，其分别连接前置量热单元和后置量热单元，其根据前置量热单元量测数据、前置量热单元的量测数据、被试换热器的进口干度目标值X1、被试换热器的出口干度目标值X2和系统质量流量mf分别计算向前置量热单元和后置量热单元的输出能量。

本发明第一实施例通过分别量测计算获得被试换热器进口和出口达到目标干度所需的能量，对进口和出口进行分开的能量控制，能精确控制能量输入实现进口干度目标值为X1和出口干度目标值为X2，真正实现百瓦及以下的换热器干度控制。

第二实施，本发明提供的换热器试验进出口干度控制系统，在上述第一实施例总设计思路下提供一种可选择的控制方式，包括：前置量热单元、后置量热单元、质量流量量测单元和能量控制输入单元；

前置量热单元，前置量热单元，其安装在被试换热器的入口处，其用于量测被试换热器入口处的热量、过冷液体温度和压力以及换热器入口处压力，并发送至能量控制输入单元；所述前置量热单元包括：

第一量热器，其安装在被试换热器的入口处；

第一传感器，其安装在第一量热器入口处，其用于量测第一量热器入口处的过冷液体温度和压力；

第二传感器，其安装在第一量热器出口处，其用于量测被试换热器进口压力；

后置量热单元，其安装在被试换热器的出口处，其用于量测被试换热器出口处的热量、过热气体温度和压力以及换热器出口压力，并发送至能量控制输入单元；所述后置量热单元包括：

第二量热器，其安装在被试换热器的出口处；

第三传感器，其安装在第二量热器入口处，其用于量测被试换热器出口压力；

第四传感器，其安装在第二量热器出口处，其用于量测第二量热器出口处的过热气体温度和压力；

质量流量量测单元，其连接在能量控制输入单元和前置量热单元之间，其用于量测系统质量流量mf；

能量控制输入单元，其分别连接前置量热单元和后置量热单元，其根据前置量热单元量测数据、前置量热单元的量测数据、被试换热器的进口干度目标值X1、被试换热器的出口干度目标值X2和系统质量流量mf分别计算向前置量热单元和后置量热单元的输出能量；

能量控制输入单元，控制前置量热单元的输入能量为W1＝mf×(X1×hg1+(1-X1)×hf1-hf)；

能量控制输入单元，控制后置量热单元的输入能量为W2＝mf×(hg-(X2×hg1+(1-X1)×hf1))。

第三实施，如图1所示，本发明提供的换热器试验进出口干度控制系统，在上述第一实施例总设计思路下提供一种对冷凝器进行试验的可选的具体可行系统结构，包括：前置量热单元、后置量热单元、质量流量量测单元和能量控制输入单元；

前置量热单元，其安装在被试冷凝器的入口处，其用于量测被试冷凝器入口处的热量、过冷液体温度和压力，并发送至能量控制输入单元；所述前置量热单元包括：

量热器一，其安装在被试冷凝器的入口处；

温度压力传感器一，其安装在第一量热器入口处，其用于量测量热器一入口处的过冷液体温度和压力；

压力传感器一，其安装在量热器一出口处，其用于量测被试冷凝器进口压力P1；

后置量热单元，其安装在被试换热器的出口处，其用于量测被试换热器出口处的热量、过冷液体温度和压力，并发送至能量控制输入单元；所述后置量热单元包括：

量热器二，其安装在被试换热器的出口处；

压力传感器二，其安装在量热器二入口处，其用于量测被试冷凝器进口压力P2；

温度压力传感器二，其安装在量热器二出口处，其用于量测被试冷凝器入口处的过热气体温度和压力；

质量流量计，其连接在能量控制输入单元和前置量热单元之间，其用于量测系统质量流量mf；

能量控制输入单元，其分别连接前置量热单元和后置量热单元，其根据前置量热单元量测数据、前置量热单元的量测数据、被试换热器的进口干度目标值X1、被试换热器的出口干度目标值X2和系统质量流量mf分别计算向前置量热单元和后置量热单元的输出能量；

能量控制输入单元控制前置量热单元的输入能量为W1＝mf×(X1×hg1+(1-X1)×hf1-hf)；

能量控制输入单元控制后置量热单元的输入能量为W2＝mf×(hg-(X2×hg1+(1-X1)×hf1))；

其中，测量被试换热器进口系统质量流量为mf，被试换热器的进口干度目标值为X1、被试换热器的出口干度目标值X2，被试换热器进口过冷液体过冷液体比焓为hf，被试换热器进口压力为P1，P1对应的饱和状态下的气体比焓为hg1和液体比焓为hf1。

测量被试换热器进口系统质量流量为mf，被试换热器的进口干度目标值为X1、被试换热器的出口干度目标值X2，被试换热器出口过热气体比焓为hg，被试换热器出口压力为P2，P2对应的饱和状态下的气体比焓为hg2和液体比焓为hf2；

此实施例的能量输入单元包括，冷凝器一连接在质量流量计和压缩机之间，蒸发器、膨胀阀和冷凝器二顺序连接在压缩机和后置量热单元之间。

第四实施，如图2所示，本发明提供的换热器试验进出口干度控制系统，在上述第一实施例总设计思路下提供一种对蒸发器进行试验的可选的具体可行系统结构，包括：前置量热单元、后置量热单元、质量流量量测单元和能量控制输入单元；

前置量热单元，其安装在被试冷凝器的入口处，其用于量测被试冷凝器入口处的热量、过冷液体温度和压力，并发送至能量控制输入单元；所述前置量热单元包括：

量热器一，其安装在被试冷凝器的入口处；

温度压力传感器一，其安装在第一量热器入口处，其用于量测量热器一入口处的过冷液体温度和压力；

压力传感器一，其安装在量热器一出口处，其用于量测被试冷凝器进口压力P1；

后置量热单元，其安装在被试换热器的出口处，其用于量测被试换热器出口处的热量、过冷液体温度和压力，并发送至能量控制输入单元；所述后置量热单元包括：

量热器二，其安装在被试换热器的出口处；

压力传感器二，其安装在量热器二入口处，其用于量测被试冷凝器进口压力P2；

温度压力传感器二，其安装在量热器二出口处，其用于量测被试冷凝器入口处的过热气体温度和压力；

质量流量计，其连接在能量控制输入单元和前置量热单元之间，其用于量测系统质量流量mf；

能量控制输入单元，其分别连接前置量热单元和后置量热单元，其根据前置量热单元量测数据、前置量热单元的量测数据、被试换热器的进口干度目标值X1、被试换热器的出口干度目标值X2和系统质量流量mf分别计算向前置量热单元和后置量热单元的输出能量；

能量控制输入单元控制前置量热单元的输入能量为W1＝mf×(X1×hg1+(1-X1)×hf1-hf)；

能量控制输入单元控制后置量热单元的输入能量为W2＝mf×(hg-(X2×hg1+(1-X1)×hf1))；

其中，测量被试换热器进口系统质量流量为mf，被试换热器的进口干度目标值为X1、被试换热器的出口干度目标值X2，被试换热器进口过冷液体过冷液体比焓为hf，被试换热器进口压力为P1，P1对应的饱和状态下的气体比焓为hg1和液体比焓为hf1。

测量被试换热器进口系统质量流量为mf，被试换热器的进口干度目标值为X1、被试换热器的出口干度目标值X2，被试换热器出口过热气体比焓为hg，被试换热器出口压力为P2，P2对应的饱和状态下的气体比焓为hg2和液体比焓为hf2；

此实施例的能量输入单元包括，冷凝器一连接在质量流量计和压缩机之间，压缩机连接后置量热单元。

第五实施例，本发明提供一种换热器试验进出口干度控制方法，包括以下步骤：

S1，测量被试换热器进口过冷液体的温度和压力，计算获得过冷液体比焓hf，以及被试换热器进口压力P1对应的饱和状态下的气体比焓hg1和液体比焓hf1；

S2，测量被试换热器出口过热气体温度和压力,计算获得过热气体比焓hg，以及被试换热器出口压力P2对应的饱和状态下的气体比焓hg2和液体比焓hf2；

S3，测量被试换热器进口系统质量流量mf；

S4，根据被试换热器的进口干度目标值X1、出口干度目标值X2和系统质量流量mf分别控制向被试换热器进口和被试换热器出口的能量输出。

采用本发明换热器试验进出口干度控制方法分别量测计算获得被试换热器进口和出口达到目标干度所需的能量，对进口和出口进行分开的能量控制，能精确控制能量输入实现进口干度目标值为X1和出口干度目标值为X2，真正实现百瓦及以下的换热器干度控制。

可选择的，控制向被试换热器进口能量出为W1＝mf×(X1×hg1+(1-X1)×hf1-hf)。

控制向被试换热器出口能量出为W2＝mf×(hg-(X2×hg1+(1-X1)×hf1))。

除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。