本實用新型涉及檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于制冷工質(zhì)超臨界狀態(tài)換熱性能研究的測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，對用于研究制冷介質(zhì)超臨界狀態(tài)換熱性能的試驗段(制冷工質(zhì)通過的某段管道)，根據(jù)研究需要，要控制試驗段的入口壓力、入口溫度及工質(zhì)流量?，F(xiàn)有測試系統(tǒng)對試驗段的入口壓力、入口溫度及工質(zhì)流量的控制精度較低且不夠穩(wěn)定，影響研究結(jié)果。因此，現(xiàn)有技術(shù)有待改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對上述存在的問題，提供一種用于制冷工質(zhì)超臨界狀態(tài)換熱性能研究的測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)的控制精度高且穩(wěn)定。

本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采取以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種用于制冷工質(zhì)超臨界狀態(tài)換熱性能研究的測試系統(tǒng)，包括由管道依次連通形成回路的高壓柱塞泵、流量計、加熱器、用于研究制冷介質(zhì)超臨界狀態(tài)換熱性能的試驗段、試驗段節(jié)流閥、冷凝器、儲液罐和過冷器；所述過冷器連接高壓柱塞泵入口，所述高壓柱塞泵出口連接流量計入口；還包括設(shè)于高壓柱塞泵出口的儲能器、設(shè)于試驗段入口的壓力傳感器與溫度傳感器、旁通節(jié)流閥、流量控制器、壓力控制器和溫度控制器；所述旁通節(jié)流閥一端通過管道連接儲能器出口，另一端通過管道連接冷凝器入口；所述流量控制器分別連接流量計與試驗段節(jié)流閥；所述壓力控制器分別連接壓力傳感器與旁通節(jié)流閥；所述溫度控制器分別連接溫度傳感器與加熱器；冷凝器入口前管道內(nèi)的制冷工質(zhì)呈氣液兩相狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述高壓柱塞泵為多泵頭的隔膜泵，其出口脈動比較小。

優(yōu)選地，所述旁通節(jié)流閥和試驗段節(jié)流閥為高壓高溫調(diào)節(jié)閥。

優(yōu)選地，所述冷凝器入口處設(shè)有工質(zhì)充注口。

通過工質(zhì)充注口，向測試系統(tǒng)充注一定量的制冷工質(zhì)。根據(jù)測試要求，需要控制試驗段的入口壓力、入口溫度及工質(zhì)流量。

開啟高壓柱塞泵，高壓柱塞泵的額定流量要大于試驗段所需要的流量。多泵頭的高壓柱塞泵的出口壓力脈動通過儲能器減緩。通過調(diào)節(jié)旁通節(jié)流閥的開度，來控制試驗段入口的壓力：試驗段入口的壓力傳感器將壓力信號傳遞給壓力控制器，壓力控制器輸出相應(yīng)的信號給旁通節(jié)流閥，進而控制節(jié)流閥門開度的大小，直至壓力穩(wěn)定在設(shè)定值。

在控制穩(wěn)定的入口壓力下，試驗段節(jié)流閥調(diào)節(jié)開度，控制試驗段所需要的工質(zhì)流量。流過試驗段的工質(zhì)流量由流量控制器控制試驗段節(jié)流閥來調(diào)節(jié)：流量計將流量信號傳遞給流量控制器，流量控制器輸出相應(yīng)的信號給試驗段節(jié)流閥，進而控制試驗段節(jié)流閥門開度的大小，直至流量穩(wěn)定在設(shè)定值。

為保證流量計測量的準(zhǔn)確性，必須保證流量計前的液體為過冷液體，因此，流量計安裝在加熱器前。

入口溫度的控制通過加熱器中的電加熱輸出實現(xiàn)：試驗段入口的溫度傳感器將溫度信號傳遞給溫度控制器，溫度控制器輸出相應(yīng)的信號給加熱器，進而控制電加熱輸出的大小，直至平衡。

旁通節(jié)流閥和試驗段節(jié)流閥的選型都應(yīng)該要合適，除了保證調(diào)節(jié)精度外，還能夠讓閥后的壓力下降到常溫(冷凝器冷源的進口溫度)所對應(yīng)飽和壓力，以保證閥后的制冷工質(zhì)處于氣液兩相的狀態(tài)，這樣節(jié)流閥后的工質(zhì)是可壓縮的，在冷凝器冷源溫度穩(wěn)定的情況下，對于整個測試系統(tǒng)，相當(dāng)有了一個定壓點，讓兩個節(jié)流閥都在穩(wěn)定的閥后壓力下進行調(diào)節(jié)，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控性。

冷凝器的作用在于把節(jié)流后的氣液兩相狀態(tài)工質(zhì)冷凝成液體工質(zhì)。冷凝器可以采用風(fēng)冷或水冷或其它冷卻方式，其冷卻溫度可控也可不控，冷源如果直接采用環(huán)境，當(dāng)天的環(huán)境溫度不會發(fā)生突變，冷凝器只需要設(shè)計得足夠大，能把熱能散發(fā)出來，那冷凝溫度就會在穩(wěn)定的某一個值(通常會比環(huán)境溫稍高)，那壓力就會穩(wěn)定在冷凝溫度所對應(yīng)的壓力值。

儲液罐的作用是用來儲存系統(tǒng)多余的制冷工質(zhì)，使得制冷工質(zhì)充注量在一個比較大的范圍值，同時儲液罐也用于保證進入過冷器的工質(zhì)是純液體狀態(tài)。

過冷器的作用在于控制進入高壓柱塞泵的液體工質(zhì)溫度為一個穩(wěn)定值，以保證后面電加熱控制的穩(wěn)定性，同時也保證高壓柱塞泵的工作溫度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果如下：

本實用新型利用液體不可壓縮的原理，采用高壓柱塞泵把壓力升高，以解決普通壓縮機無法達到高壓的問題，然后利用儲能器(緩沖器)把由高壓柱塞泵帶來的壓力脈動盡可能的降低，再通過旁通流量的方法把試驗前的入口壓力控制精度及穩(wěn)定性大大的提高了。

旁通節(jié)流閥用于控制入口壓力，試驗段節(jié)流閥用于控制流量，兩個節(jié)流閥后的工質(zhì)為氣液兩相的狀態(tài)，以保證系統(tǒng)有膨脹的空間，以起到定壓的作用。

本實用新型在系統(tǒng)中建立一個可膨脹的空間(冷凝器)，其膨脹壓力完全受冷凝溫度影響，通過冷卻溫度的控制，可以保證高壓柱塞泵的入口壓力的穩(wěn)定性，對整個系統(tǒng)而言，相當(dāng)于有了一個定壓點，從而保證了整個系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定性和可控性。

附圖說明

圖1為本實用新型一種用于制冷工質(zhì)超臨界狀態(tài)換熱性能研究的測試系統(tǒng)的原理圖；

其中，1-高壓柱塞泵，2-流量計，3-加熱器，4-試驗段，5-試驗段節(jié)流閥，6-冷凝器，7-儲液罐、8-過冷器，9-儲能器，10-壓力傳感器，11-溫度傳感器、12-旁通節(jié)流閥、13-流量控制器，14-壓力控制器，15-溫度控制器，16-工質(zhì)充注口。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作詳細(xì)描述。

參見圖1，一種用于制冷工質(zhì)超臨界狀態(tài)換熱性能研究的測試系統(tǒng)，包括由管道依次連通形成回路的高壓柱塞泵1、流量計2、加熱器3、用于研究制冷介質(zhì)超臨界狀態(tài)換熱性能的試驗段4、試驗段節(jié)流閥5、冷凝器6、儲液罐7和過冷器8。過冷器8連接高壓柱塞泵1入口，高壓柱塞泵1出口連接流量計2入口。本實用新型還包括設(shè)于高壓柱塞泵1出口的儲能器9、設(shè)于試驗段4入口的壓力傳感器10與溫度傳感器11、旁通節(jié)流閥12、流量控制器13、壓力控制器14和溫度控制器15。旁通節(jié)流閥12一端通過管道連接儲能器9出口，另一端通過管道連接冷凝器6入口。流量控制器13分別連接流量計2與試驗段節(jié)流閥5。壓力控制器14分別連接壓力傳感器10與旁通節(jié)流閥12。溫度控制器15分別連接溫度傳感器11與加熱器3。冷凝器6入口前管道內(nèi)的制冷工質(zhì)呈氣液兩相狀態(tài)。

旁通節(jié)流閥12和試驗段節(jié)流閥5為電動調(diào)節(jié)閥。

冷凝器6入口處設(shè)有工質(zhì)充注口16。

通過工質(zhì)充注口16，向測試系統(tǒng)充注一定量的制冷工質(zhì)。根據(jù)測試要求，需要控制試驗段4的入口壓力、入口溫度及工質(zhì)流量。

開啟高壓柱塞泵1，高壓柱塞泵1的額定流量要大于試驗段4所需要的流量。高壓柱塞泵1的出口壓力脈動通過儲能器9減緩。通過調(diào)節(jié)旁通節(jié)流閥12的開度，來控制試驗段4入口的壓力：試驗段4入口的壓力傳感器10將壓力信號傳遞給壓力控制器14，壓力控制器14輸出相應(yīng)的信號給旁通節(jié)流閥12，進而控制節(jié)流閥門開度的大小，直至壓力穩(wěn)定在設(shè)定值。

在控制穩(wěn)定的入口壓力下，試驗段節(jié)流閥5調(diào)節(jié)開度，控制試驗段4所需要的工質(zhì)流量。流過試驗段4的工質(zhì)流量由流量控制器13控制試驗段節(jié)流閥5來調(diào)節(jié)：流量計2將流量信號傳遞給流量控制器13，流量控制器13輸出相應(yīng)的信號給試驗段節(jié)流閥5，進而控制試驗段節(jié)流閥門開度的大小，直至流量穩(wěn)定在設(shè)定值。

為保證流量計2測量的準(zhǔn)確性，必須保證流量計2前的液體為過冷液體，因此，流量計2安裝在加熱器3前。

入口溫度的控制通過加熱器3中的電加熱輸出實現(xiàn)：試驗段4入口的溫度傳感器11將溫度信號傳遞給溫度控制器15，溫度控制器15輸出相應(yīng)的信號給加熱器3，進而控制電加熱輸出的大小，直至平衡。

旁通節(jié)流閥12和試驗段節(jié)流閥5的選型都應(yīng)該要合適，能夠讓閥后的壓力下降到常溫(冷凝器冷源的進口溫度)，以保證閥后的液體處于氣液兩相的狀態(tài)，這樣節(jié)流閥后的工質(zhì)是可壓縮的，在冷凝器冷源溫度穩(wěn)定的情況下，對于整個測試系統(tǒng)，相當(dāng)有了一個定壓點，讓兩個節(jié)流閥都在穩(wěn)定的閥后壓力下進行調(diào)節(jié)，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控性。

冷凝器6的作用在于把節(jié)流后的氣液兩相狀態(tài)工質(zhì)冷凝成液體工質(zhì)。冷凝器6可以采用風(fēng)冷或水冷或其它冷卻方式，其冷卻溫度可控也可不控，冷源如果直接采用環(huán)境，當(dāng)天的環(huán)境溫度不會發(fā)生突變，冷凝器6只需要設(shè)計得足夠大，能把熱能散發(fā)出來，那冷凝溫度就會在穩(wěn)定的某一個值(通常會比環(huán)境溫稍高)，那壓力就會穩(wěn)定在冷凝溫度所對應(yīng)的壓力值。

儲液罐7的作用是用來儲存系統(tǒng)多余的制冷工質(zhì)，使得制冷工質(zhì)充注量在一個比較大的范圍值，同時儲液罐7也用于保證進入過冷器的工質(zhì)是純液體狀態(tài)。

過冷器8的作用在于控制進入高壓柱塞泵1的液體工質(zhì)溫度為一個穩(wěn)定值，以保證后面電加熱控制的穩(wěn)定性，同時也保證高壓柱塞泵1的工作溫度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果如下：

本實用新型利用液體不可壓縮的原理，采用高壓柱塞泵把壓力升高，以解決普通壓縮機無法達到高壓的問題，然后利用儲能器(緩沖器)把由高壓柱塞泵帶來的壓力脈動盡可能的降低，再通過旁通流量的方法把試驗前的入口壓力控制精度及穩(wěn)定性大大的提高了。

旁通節(jié)流閥用于控制入口壓力，試驗段節(jié)流閥用于控制流量，兩個節(jié)流閥后的工質(zhì)為氣液兩相的狀態(tài)，以保證系統(tǒng)有膨脹的空間，以起到定壓的作用。

本實用新型在系統(tǒng)中建立一個可膨脹的空間(冷凝器)，其膨脹壓力完全受冷凝溫度影響，通過冷卻溫度的控制，可以保證高壓柱塞泵的入口壓力的穩(wěn)定性，對整個系統(tǒng)而言，相當(dāng)于有了一個定壓點，從而保證了整個系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定性和可控性。

惟以上所述者，僅為本實用新型之較佳實施例而已，當(dāng)不能以此限定本實用新型實施之范圍，即大凡依本實用新型權(quán)利要求及實用新型說明書所記載的內(nèi)容所作出簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實用新型權(quán)利要求所涵蓋范圍之內(nèi)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，并非用來限制本實用新型之權(quán)利范圍。