专利名称：汽车空调中同轴换热器的性能测试系统及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种性能测试装置，具体属于一种测试同轴换热器及配套的高压气 管、高压液管和低压气管的性能的装置，尤其适用于汽车空调制冷系统。
背景技术：
在汽车空调制冷系统中，大多使用的是同轴换热器，这种同轴换热器是由同心的 内管和外套管组成，冷热流体分别在内管和外套管环隙中流动进行传热。由于制冷系统在 实际运行中受到温度波动、启停循环、热泵融霜等诸多因素的影响，所以其内部压力处于频 繁交替下，故为了满足对空调系统中使用的同轴套管式内部换热器(IHX)的测试要求，目前 急需简单可靠的测试装置对此类换热器进行性能测试。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种汽车空调中同轴换热器的性能测试系统及 测试方法，可以准确地控制测试条件并监测待测同轴换热器的性能参数。
为解决上述技术问题，本发明的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，包括压 缩机、冷凝器、储液罐、过冷器、流量计、调节阀、量热器、高压管温度和压力测点、低压管温 度和压力测点，其中压缩机、冷凝器、储液罐、过冷器、流量计、调节阀和量热器依次串联为 一个回路，同轴换热器的高压管入口与过冷器的出口相连，高压管出口与流量计的入口相 连，低压管入口与量热器的出口相连，低压管出口与压缩机的入口相连。
其中，所述高压管温度和压力测点位于过冷器的出口和同轴换热器的高压管入口 之间，低压管温度和压力测点位于量热器的出口和同轴换热器的低压管入口之间。
进一步的，所述测试系统还包括制冷循环单元、冷却水循环单元和环境箱，其中制 冷循环单元包括冷却盘管和加热器，所述冷却盘管、加热器及同轴换热器位于环境箱内，且 冷却盘管和加热器控制环境箱的温度，所述冷却水循环单元用于调节冷凝器和过冷器的工 作状态，其包括恒温水槽、水泵和调节阀。
优选的，所述测试系统的压缩机为一个或并联的多个。
或者，所述测试系统的压缩机与一过热器的入口相连，过热器的出口与一高压气 管的入口相连，高压气管的出口与冷凝器的入口相连，所述过冷器的出口与同轴换热器的 高压管入口之间串联一高压液管，所述量热器的出口与同轴换热器的低压管入口之间串联 一低压气管，所述同轴换热器的高压管及低压管、高压气管、高压液管、低压气管的入口和 出口均设有一个阀门且均并联一个旁通的阀门。
进一步的，所述同轴换热器的高压管的入口和出口分别串联一个阀门，再与一阀 门并联；所述同轴换热器的低压管的入口和出口分别串联一个阀门，再与一阀门并联；所 述高压气管与过热器之间串联一个阀门，高压气管与冷凝器之间串联一个阀门，过热器的 入口和冷凝器的入口之间并联一阀门；所述高压液管的入口和出口分别串联一个阀门，再 与一阀门并联；所述低压气管的入口和出口分别串联一个阀门，再与一阀门并联。
进一步的，压缩机、冷凝器、储液罐、过冷器、同轴换热器的高压管、流量计、调节阀、量热器和同轴换热器的低压管组成同轴换热器的测试回路，其中高压管温度和压力测点设置在高压液管的出口与同轴换热器的高压管入口之间，低压管温度和压力测点设置在低压气管的出口与同轴换热器的低压管入口之间。
进一步的，压缩机、过热器、高压气管、冷凝器、储液罐、过冷器、流量计、调节阀和量热器组成高压气管的测试回路，其中高压管温度和压力测点设置在过热器的出口与高压气管的入口之间。
进一步的，压缩机、冷凝器、储液罐、过冷器、高压液管、流量计、调节阀和量热器组成高压液管的测试回路，其中高压管温度和压力测点设置在过冷器的出口与高压液管的入口之间。
进一步的，压缩机、冷凝器、储液罐、过冷器、流量计、调节阀、量热器和低压气管组成低压气管的测试回路，其中低压管温度和压力测点设置在量热器的出口与低压气管的入口之间。
本发明还提供所述汽车空调中同轴换热器的性能测试系统的测试方法，包括
I)构成针对待测样品的测试回路，根据需要设置高压管温度和压力测点和低压管温度和压力测点；
2)开启压缩机，使制冷剂在测试回路中流动；
其中，在步骤2)中，对冷凝器的冷却水量、过冷器的冷却水量、调节阀的开度、量热器的输入功率、过热器的输入功率中一种或几种的组合进行调节控制，使待测样品进口的制冷剂的温度和压力满足测试条件；并且，通过压缩机的转速或频率控制流经待测样品的制冷剂流量。
本发明的有益效果在于
1.通过控制测试系统中各部件的工作状态，可以使待测同轴换热器的高压管与低压管入口处的温度与压力、以及通过同轴换热器高压管的流量始终保持在测试条件下，从而准确地监测同轴换热器的性能是否满足要求；
2.该系统可以通过阀门的设置和切换以及测点的位置变换，扩展其测试条件及测试对象，在不增加硬件成本的基础上，根据需要改变管路的走向，实现测试汽车空调制冷系统中高压气管、高压液管和低压气管阻力的功能。


图1是本发明同轴换热器的性能测试系统中制冷循环单元的一种结构示意图2是本发明同轴换热器的性能测试系统中制冷循环单元的另一种结构示意图3是图2中制冷循环单元用于测试高压气管性能的结构示意图4是图2中制冷循环单元用于测试高压液管性能的结构示意图5是图2中制冷循环单元用于测试低压气管性能的结构示意图。
其中附图标记 说明如下
I压缩机2冷凝器
3储液罐4过冷器
5同轴换热器6流量计
7调节阀8量热器
10低压管温度和压力测点11高压管温度和压力测点
12第二压缩机13高压气管
14高压液管15低压气管
16过热器F1-F15阀门具体实施方式
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。
本发明提供的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统的第一实施例，如图1所示，包括依次串联为一个回路的压缩机1、冷凝器2、储液罐3、过冷器4、流量计6、调节阀7 和量热器8，同轴换热器5的高压管入口与过冷器4的出口相连，高压管出口与流量计6的入口相连，低压管入口与量热器8的出口相连，低压管出口与压缩机I的入口相连。高压管温度和压力测点11位于过冷器4的出口和同轴换热器5的高压管入口之间，低压管温度和压力测点10位于量热器8的出口和同轴换热器5的低压管入口之间。
更佳的，测试系统还包括制冷循环单元、冷却水循环单元和环境箱，其中制冷循环单元包括冷却盘管和加热器，所述冷却盘管、加热器及同轴换热器5位于环境箱内，且冷却盘管和加热器控制环境箱的温度以满足待测同轴换热器5对测试环境的要求。所述冷却水循环单元包括恒温水槽、水泵和调节阀，用于调节冷凝器2与过冷器4的工作状态，从而间接地控制待测同轴换热器5高压管入口处的温度与压力。在本实施例中，压缩机I为一个变转速压缩机或变频压缩机，冷凝器2和过冷器4是套管式换热器，量热器8是一个第二制冷剂量热器(见GB-T5773-2004)，调节阀7是一个电动膨胀阀。
在对同轴换热器5进行性能测试时，低温低压制冷剂从压缩机I的进气口进入，经压缩机I压缩后进入冷凝器2进行冷凝，冷凝后的制冷剂流经储液器3进入过冷器4冷却， 冷却后的制冷剂经同轴换热器5的高压管进入调节阀7，在调节阀7中节流降压后进入量热器8，最后经同轴换热器5的低压管回到压缩机I进气口。在测试过程中，通过冷却水循环单元调节流经冷凝器2的冷却水量控制同轴换热器5高压管的进口制冷剂压`力，通过冷却水循环单元调节过冷器4的冷却水量控制同轴换热器5高压管的进口制冷剂温度，改变调节阀7的开度控制同轴换热器5低压管的进口制冷剂压力，改变量热器8的输入功率控制同轴换热器5低压管的进口制冷剂温度，使同轴换热器5处于测试所需的条件下，同时通过改变压缩机I的转速或频率来控制流经同轴换热器5的制冷剂流量。
此外，本发明提供了汽车空调中同轴换热器的性能测试系统的第二实施例，如图2 所示，该实施例在第一实施例的基础上进行了测试对象和测试条件的扩展，其中冷却水循环单元和环境箱与第一实施例相同，故不再赘述。与第一实施例不同的是，制冷循环单元包括一个或多个并联的压缩机(在本实施例中采用两个并联的压缩机1、12)、冷凝器2、储液罐3、过冷器4、流量计6、调节阀7、量热器8、过热器16，待测样品包括同轴换热器5、高压气管13、高压液管14和低压气管15。如图2所示，(第一)压缩机I和第二压缩机12并联，并联后的压缩机出口与过热器16的入口连接，过热器16的出口与高压气管13的入口连接， 高压气管13的出口与冷凝器2的入口连接，冷凝器2的出口与储液罐3的入口连接，储液罐3的出口与过冷器4的入口连接，过冷器4的出口与高压液管14的入口连接，高压液管14的出口与同轴换热器5的高压管入口连接，同轴换热器5的高压管出口与流量计6的入 口连接，流量计6的出口与调节阀7的入口连接，调节阀7的出口与量热器8的入口连接， 量热器8的出口与低压气管15的入口连接，低压气管15的出口与同轴换热器5的低压管 入口连接，同轴换热器5的低压管出口与并联的压缩机入口连接。
同时，同轴换热器5的高压管的入口设置阀门F8，出口设置阀门F9，阀门F8、高压 管和阀门F9串联后再并联一阀门F7，同轴换热器5的低压管的入口设置阀门F11，出口设 置阀门F12，阀门F11、低压管和阀门F12串联后再并联一阀门F10。高压气管13与过热器 16之间串联一个阀门F2，高压气管13与冷凝器2之间串联一个阀门F3，过热器16的入口和 冷凝器2的入口之间并联一阀门Fl。高压液管14的入口设置阀门F5，出口设置阀门F6，阀 门F5、高压液管14和阀门F6串联后再并联一阀门F4。低压气管15的入口设置阀门F15， 出口设置阀门F14，阀门F15、低压气管15和阀门F14串联后再并联一阀门F13。
当同轴换热器5为测试对象时，如图2所示，将高压管温度和压力测点11设置在 高压液管14的出口与同轴换热器5的高压管入口之间，低压管温度和压力测点10设置在 低压气管15的出口与同轴换热器5的低压管入口之间，并且打开阀门F1、阀门F4、阀门F8、 阀门F9、阀门F13、阀门Fl1、阀门F12，关闭阀门F2、阀门F3、阀门F5、阀门F6、阀门F7、阀门 F10、阀门F14、阀门F15，形成由压缩机I和12、冷凝器2、储液罐3、过冷器4、同轴换热器5 的高压管、流量计6、调节阀7、量热器8和同轴换热器5的低压管组成的测试回路。
在进行性能测试时，低温低压制冷剂从压缩机I的进气口进入，被压缩机I压缩后 流经阀门Fl后进入冷凝器2进行冷凝，通过冷却水循环单元改变流经冷凝器2的冷却水量 来控制同轴换热器5高压管进口的制冷剂压力。通过冷凝后的制冷剂随后流经储液器3后 进入过冷器4冷却，并通过冷却水循环单元改变过冷器4的冷却水量来控制同轴换热器5 高压管进口的制冷剂温度。随后制冷剂流经阀门F4、F8、同轴换热器5高压管和阀门F9后 进入调节阀7进行节流降压，通过改变调节阀7的开度控制同轴换热器5低压管进口的制 冷剂压力。随后制冷剂进入量热器8进行蒸发吸热，通过改变量热器8的输入功率来控制 同轴换热器5低压管进口的制冷剂温度。随后制冷剂流经阀门F13、阀门F11、同轴换热器 5低压管和阀门F12后回到压缩机I进口。通过改变压缩机I的转速或频率来控制流经同 轴换热器5的制冷剂流量。
当高压气管13为测试对象时，如图3所示，将高压管温度和压力测点11设置在过 热器16出口与高压气管13入口之间，并且打开阀门F2、阀门F3、阀门F4、阀门F7、阀门F13、 阀门F10，关闭阀门F1、阀门F5、阀门F6、阀门F8、阀门F9、阀门F11、阀门F12、阀门F14、阀 门F15，形成由压缩机I和12、过热器16、高压气管13、冷凝器2、储液罐3、过冷器4、流量计 6、调节阀7和量热器8组成的测试回路。
在对高压气管13进行性能测试时，低温低压制冷剂从压缩机I的进气口进入，被 压缩机I压缩后进入过热器16加热，通过改变过热器16的输入功率来控制高压气管13进 口的制冷剂温度。随后制冷剂流经阀门F2、高压气管13和阀门F3后进入冷凝器2进行冷 凝，通过冷却水循环单元改变流经冷凝器2的冷却水量来控制高压气管13进口的制冷剂压 力。通过冷凝后的制冷剂随后流经储液器3后进入过冷器4冷却，通过冷却水循环单元改 变过冷器4的冷却水量来控制调节阀7进口的制冷剂温度。随后制冷剂流经阀门F4和F7 后进入调节阀7进行节流降压，通过改变调节阀7的开度控制量热器8出口的制冷剂压力。随后制冷剂进入量热器8进行蒸发吸热，通过改变量热器8的输入功率来控制量热器8出 口的制冷剂温度。随后制冷剂流经阀门F13和FlO回到压缩机I和压缩机12进口。通过 改变压缩机I和12的转速或频率来控制流经高压气管13的制冷剂流量。
当高压液管14为测试对象时，如图4所示，将高压管温度和压力测点11设置在过 冷器4的出口与高压液管14的入口之间，并且打开阀门Fl、阀门F5、阀门F6、阀门F7、阀 门F13、阀门F10，关闭阀门F2、阀门F3、阀门F4、阀门F8、阀门F9、阀门F11、阀门F12、阀门 F14、阀门F15，形成由压缩机I和12、冷凝器2、储液罐3、过冷器4、高压液管14、流量计6、 调节阀7和量热器8组成的测试回路。
在对高压液管14进行性能测试时，低温低压制冷剂从压缩机I的进气口进入，被 压缩机I压缩后流经阀门Fl后进入冷凝器2进行冷凝，通过冷却水循环单元改变流经冷凝 器2的冷却水量来控制高压液管14进口的制冷剂压力。通过冷凝后的制冷剂随后流经储 液器3后进入过冷器4冷却，通过冷却水循环单元改变过冷器4的冷却水量来控制高压液 管14进口的制冷剂温度。随后制冷剂流经阀门F5、高压液管14、阀门F6和阀门F7后进入 调节阀7进行节流降压，通过改变调节阀7的开度控制量热器8出口的制冷剂压力。随后 制冷剂进入量热器8进行蒸发吸热，并通过改变量热器8的输入功率来控制量热器8出口 的制冷剂温度。随后制冷剂流经阀门F13和FlO回到压缩机I和压缩机12进口。通过改 变压缩机I和12的转速或频率来控制流经高压液管14的制冷剂流量。
当低压气管15为测试对象时，如图5所示，将低压管温度和压力测点10连接在量 热器8的出口与低压气管15的入口之间，并且打开阀门Fl、阀门F4、阀门F7、阀门F15、阀 门F14、阀门F10，关闭阀门F2、阀门F3、阀门F5、阀门F6、阀门F8、阀门F9、阀门F11、阀门 F12、阀门F13，形成由压缩机I和12、冷凝器2、储液罐3、过冷器4、流量计6、调节阀7、量热 器8和低压气管15组成的测试回路。
在对低压气管15进行性能测试时，低温低压制冷剂从压缩机I的进气口进入，被 压缩机I压缩后流经阀门Fl后进入冷凝器2进行冷凝，通过冷却水循环单元改变流经冷凝 器2的冷却水量来控制调节阀7进口的制冷剂压力。通过冷凝后的制冷剂随后流经储液器 3后进入过冷器4冷却，通过冷却水循环单元改变过冷器4的冷却水量来控制调节阀7进口 的制冷剂温度。随后制冷剂流经阀门F4和阀门F7后进入调节阀7进行节流降压，通过改 变调节阀7的开度控制低压气管15进口的制冷剂压力。随后制冷剂进入量热器8进行蒸 发吸热，通过改变量热器8的输入功率来控制低压气管15进口的制冷剂温度。随后制冷剂 流经阀门F15、低压气管15、阀门F14和FlO回到压缩机I和压缩机12进口。通过改变压 缩机I和12的转速或频率来控制流经低压气管15的制冷剂流量。
本发明通过控制测试系统中各部件的工作状态，可以使待测同轴换热器的高压管 与低压管入口处的温度与压力始终保持在测试条件下，从而准确地监测同轴换热器的性能 是否满足要求。此外，本发明还可以通过阀门的设置和切换、测点的位置变换以及压缩机的 增加，在不影响测试精度和不增加硬件成本的前提下扩展其测试条件及测试对象，只要根 据需要改变管路的走向，就可以实现测试汽车空调制冷系统中高压气管、高压液管和低压 气管阻力的功能。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳 实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员对测试系统中组件的·设置、阀门的位置设置和测点的位置选择等做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。
权利要求
1.一种汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在于，包括压缩机(I)、冷凝器(2)、储液罐(3)、过冷器(4)、流量计(6)、调节阀(7)、量热器(8)、高压管温度和压カ测点(11)、低压管温度和压カ测点(10)，其中压缩机(I)、冷凝器(2)、储液罐(3)、过冷器(4)、流量计(6)、调节阀(7)和量热器(8)依次串联为ー个回路，同轴换热器(5)的高压管入口与过冷器(4)的出口相连，高压管出口与流量计(6)的入口相连，低压管入口与量热器(8)的出ロ相连，低压管出口与压缩机(I)的入口相连。
2.根据权利要求1所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在于，所述高压管温度和压カ测点(11)位于过冷器(4)的出口和同轴换热器(5)的高压管入口之间，低压管温度和压カ测点(10)位于量热器(8)的出口和同轴换热器(5)的低压管入口之间。
3.根据权利要求1所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括制冷循环单元、冷却水循环单元和环境箱，其中制冷循环单元包括冷却盘管和加热器，所述冷却盘管、加热器及同轴换热器(5)位于环境箱内，且冷却盘管和加热器控制环境箱的温度，所述冷却水循环单元用于调节冷凝器(2)和过冷器(4)的工作状态，其包括恒温水槽、水泵和调节阀。
4.根据权利要求1所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在于，所述测试系统的压缩机(I)为ー个或并联的多个。
5.根据权利要求1所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在于，所述测试系统的压缩机与一过热器(16)的入口相连，过热器(16)的出口与一高压气管(13)的入口相连，高压气管(13)的出口与冷凝器(2)的入口相连，所述过冷器(4)的出口与同轴换热器(5)的高压管入口之间串联一高压液管(14)，所述量热器(8)的出口与同轴换热器(5)的低压管入口之间串联一低压气管(15)，所述同轴换热器(5)的高压管及低压管、高压气管(13)、高压液管(14)、低压气管(15)的入口和出口均设有ー个阀门且均并联ー个旁通的阀门。
6.根据权利要求5所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在于，并联的压缩机、冷凝器(2)、储液罐(3)、过冷器(4)、同轴换热器(5)的高压管、流量计(6)、调节阀(7)、量热器(8)和同轴换热器(5)的低压管组成同轴换热器(5)的测试回路，其中高压管温度和压カ测点(11)设置在高压液管(14)的出口与同轴换热器(5)的高压管入口之间，低压管温度和压カ测点(10)设置在低压气管(15)的出口与同轴换热器(5)的低压管入口之间。
7.根据权利要求5所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在于，压缩机、过热器(16)、高压气管(13)、冷凝器(2)、储液罐(3)、过冷器(4)、流量计(6)、调节阀(7)和量热器(8)组成高压气管(13)的测试回路，其中高压管温度和压カ测点(11)设置在过热器(16)的出口与高压气管(13)的入口之间。
8.根据权利要求5所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在干，压缩机、冷凝器(2)、储液罐(3)、过冷器(4)、高压液管(14)、流量计(6)、调节阀(7)和量热器(8)组成高压液管(14)的测试回路，其中高压管温度和压カ测点(11)设置在过冷器(4)的出口与闻压液管(14)的入口之间。
9.根据权利要求5所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，其特征在于，压缩机、冷凝器(2)、储液罐(3)、过冷器(4)、流量计(6)、调节阀(7)、量热器(8)和低压气管(15)组成低压气管(15)的测试回路，其中低压管温度和压カ测点(10)设置在量热器(8)的出口与低压气管(15)的入口之间。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的汽车空调中同轴换热器的性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括 1)构成针对待测样品的测试回路，根据需要设置高压管温度和压カ测点(11)和低压管温度和压カ测点(10)； 2)开启压缩机(1)，使制冷剂在测试回路中流动； 其中，在步骤2)中，对冷凝器(2)的冷却水量、过冷器(4)的冷却水量、调节阀(7)的开度、量热器(8)的输入功率、过热器(16)的输入功率中一种或几种的组合进行调节控制，使待测样品进ロ的制冷剂的温度和压カ满足测试条件；并且，通过压缩机(I)的转速或频率控制流经待测样品的制冷剂流量。
全文摘要
本发明公开了一种汽车空调中同轴换热器的性能测试系统，包括压缩机、冷凝器、储液罐、过冷器、流量计、调节阀、量热器、高压管温度和压力测点、低压管温度和压力测点，其中压缩机、冷凝器、储液罐、过冷器、流量计、调节阀和量热器依次串联为一个回路，同轴换热器的高压管入口与过冷器的出口相连，高压管出口与流量计的入口相连，低压管入口与量热器的出口相连，低压管出口与压缩机的入口相连。本发明还提供所述测试系统进行测试的方法。本发明通过控制测试系统中各部件的工作状态，可以准确地监测同轴换热器的性能是否满足要求。
文档编号G01M13/00GK103033356SQ20121058566
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者沈宇纲, 邵渊, 周建, 孙靖瑜 申请人:上海佐竹冷热控制技术有限公司