專利名稱：制冷系統(tǒng)用二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置，具體地說(shuō)是跨臨界和亞臨界制冷系統(tǒng) 用二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，二氧化碳作為一種自然制冷劑以其無(wú)污染效率高等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越得到廣泛的應(yīng) 用。在二氧化碳制冷設(shè)備中，二氧化碳制冷壓縮機(jī)(以下簡(jiǎn)稱二氧化碳?jí)嚎s機(jī))又是最關(guān) 鍵的部件之一。壓縮機(jī)是一種由工廠組裝的機(jī)器，在不同運(yùn)行工況、不同的壓縮原理、排 量等各種情況下，壓縮機(jī)的制冷量也顯著不同。壓縮機(jī)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)， 一個(gè)零件的設(shè)計(jì)更
換，都將影響到機(jī)器最終的制冷量。因此，建設(shè)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)性能試驗(yàn)裝置(以下簡(jiǎn)稱 壓縮機(jī)試驗(yàn)裝置)，進(jìn)行二氧化碳?jí)嚎s機(jī)性能測(cè)試，測(cè)量二氧化碳?jí)嚎s機(jī)制冷量、能效比， 將對(duì)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的研究和生產(chǎn)制造以及技術(shù)進(jìn)步都有極其重要的意義。
以前通常采用國(guó)標(biāo)GB/T 5773規(guī)定的方法測(cè)試壓縮機(jī)性能；以主側(cè)為氣體冷卻器法，
輔側(cè)為排氣流量計(jì)法為例，這種傳統(tǒng)的試驗(yàn)流程中，制冷劑排氣和一部分的過(guò)冷液體在氣 體冷卻器中混合，熱量相抵消，形成過(guò)熱的低壓氣體。
目前二氧化碳作制冷劑被認(rèn)為可能適用于蒸發(fā)溫度為-40 10'C的各種常規(guī)制冷系統(tǒng) 中，由于二氧化碳制冷劑的臨界點(diǎn)溫度相當(dāng)?shù)牡停羰褂枚趸甲鳛橹评鋭├涿竭M(jìn)行壓 縮使用其冷凝熱，則其排熱溫度必將超過(guò)臨界點(diǎn)溫度，二氧化碳的臨界點(diǎn)壓力亦相當(dāng)高， 因此二氧化碳制冷循環(huán)的放熱是在超臨界區(qū)進(jìn)行，蒸發(fā)吸熱是在亞臨界區(qū)之中進(jìn)行，介質(zhì) 循環(huán)屬于跨臨界循環(huán)。若二氧化碳制冷劑在低冷凝溫度下使用，其冷凝溫度低于臨界點(diǎn)溫 度時(shí)，二氧化碳制冷循環(huán)的放熱和蒸發(fā)吸熱都是在亞臨界區(qū)之中進(jìn)行，介質(zhì)循環(huán)屬于亞臨 界循環(huán)。
從二氧化碳?jí)嚎s機(jī)樣機(jī)的開發(fā)數(shù)據(jù)顯示，其壓縮機(jī)的吸入口壓力已達(dá)2 5MPa，而其 出口壓力高達(dá)7 15MPa，是傳統(tǒng)工質(zhì)工作壓力的5 10倍。二氧化碳在超臨界壓力區(qū)時(shí)， 其壓力與溫度間為相互獨(dú)立的變量。作為工質(zhì)，二氧化碳這些的特點(diǎn)為二氧化碳?jí)嚎s機(jī)及 二氧化碳冷凍、空調(diào)及熱泵系統(tǒng)的研究增加了巨大難度。
鑒于機(jī)器上述特殊的應(yīng)用情況，二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置必須能滿足跨臨界 和亞臨界制冷系統(tǒng)用二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的測(cè)試。二氧化碳?jí)嚎s機(jī)跨臨界循環(huán)的工況系統(tǒng)運(yùn)行壓力較高，其高壓常達(dá)15MPa左右，甚至更高。所以如果按照原有的常規(guī)流程，系統(tǒng)中的 油分離器、冷凝器、儲(chǔ)液器、氣體冷卻器等容器，球閥、過(guò)濾器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥等部件， 全部要采用能耐高壓的產(chǎn)品。這需要各部件在高壓下具備可靠的性能，此類部件的價(jià)格也 會(huì)隨之升高。還有是調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)，在固定的調(diào)節(jié)精度和測(cè)量精度下，工作壓力越高， 該類產(chǎn)品的價(jià)格也就越高。另外還存在的問(wèn)題是，在傳統(tǒng)的流程中各種壓力容器的保護(hù)采 用安全闊，當(dāng)壓力高于某設(shè)定壓力時(shí)，安全閥會(huì)自動(dòng)打開，泄出容器中的工質(zhì)，并迅速降 低壓力，起到保護(hù)的作用。
對(duì)二氧化碳制冷系統(tǒng)而言，系統(tǒng)用安全閥的閥前流體狀態(tài)為超臨界或汽液兩相區(qū)域，
二氧化碳的壓力高于排放背壓------大氣壓力，所以排放過(guò)程中二氧化碳可能發(fā)生冰堵現(xiàn)
象，由于溫度很低，通常是在極短的時(shí)間堵住安全閥，造成壓力無(wú)處釋放，使容器設(shè)備有 超壓爆炸的危險(xiǎn)。上述問(wèn)題說(shuō)明傳統(tǒng)的測(cè)試流程不適合二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置各個(gè)部件及設(shè)備工作壓力高的問(wèn)題和整 個(gè)系統(tǒng)壓力偏高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種跨臨界和亞臨界制冷系統(tǒng)用二氧化碳制冷壓縮機(jī) 性能試驗(yàn)裝置。
具體的技術(shù)解決方案如下-
制冷系統(tǒng)用二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置，包括串聯(lián)的油分離器7、冷凝器ll、 儲(chǔ)液器15、過(guò)冷器18和氣體冷卻器30;油分離器7進(jìn)口端設(shè)有排氣流量計(jì)4;油分離器 7出口和冷凝器11進(jìn)口之間的管路上設(shè)有截止閥A10;冷凝器11出口與儲(chǔ)液器15進(jìn)口之 間的管路上設(shè)有截止閥B13;儲(chǔ)液器15出口和過(guò)冷器18進(jìn)口之間的管路上設(shè)有截止閥 C(16)，過(guò)冷器18出口和氣體冷卻器30進(jìn)口之間的管路上依次設(shè)有電磁閥19、截止閥D21、 質(zhì)量流量計(jì)25、液管節(jié)流闊26和截止閥E27;氣體冷卻器30出口管路上設(shè)有截止閥F32 和截止閥G33;截止閥G33出口和排氣流量計(jì)4進(jìn)口之間設(shè)有被試壓縮機(jī)進(jìn)氣端口和排氣 端口，油分離器7的出口與氣體冷卻器30的第三個(gè)接口之間依次并聯(lián)熱氣管流量計(jì)8、熱 氣調(diào)節(jié)閥5和截止閥H2。
所述壓縮機(jī)排氣口和排氣流量計(jì)4之間并聯(lián)設(shè)有電動(dòng)截止閥及自動(dòng)減壓調(diào)節(jié)閥組成的 調(diào)壓減壓組件3;
所述油分離器7上設(shè)有安全閥組件A6;
所述冷凝器11上設(shè)有安全閥組件B12;
所述儲(chǔ)液器15上設(shè)有安全閥組件C14;所述過(guò)冷器18上設(shè)有安全閥組件D17;
所述質(zhì)量流量計(jì)25進(jìn)口與截止閥E27出口之間并聯(lián)著制冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐9，制 冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐9進(jìn)口處設(shè)有回收截止闊22和回收電磁閥24，其出口處設(shè)有充注 截止閥28和充注電磁閥29,其上還設(shè)有安全閥組件E20;
所述氣體冷卻器30上設(shè)有安全閥組件F31;
所述安全閥組件A6、安全閥組件B12、安全閥組件C14、安全閥組件D17、安全閥組 件E20和安全閥組件F31均為同時(shí)并列設(shè)置的安全閥和電動(dòng)球閥及溫度開關(guān)。 所述截止閥D21的出口與回收電磁閥24的入口之間并聯(lián)視液鏡23。 本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面
1、 本發(fā)明試驗(yàn)裝置的大部分部件可以采用常規(guī)耐壓等級(jí)的產(chǎn)品，大大降低了試驗(yàn)裝 置的成本，提高了系統(tǒng)的主動(dòng)安全性；
2、 解決了整個(gè)系統(tǒng)壓力偏高的問(wèn)題，方便裝置的監(jiān)測(cè)壓力和日常維護(hù)，提高了系統(tǒng) 的安全性。
3、 本發(fā)明在各個(gè)容器上設(shè)置獨(dú)特的安全裝置系統(tǒng)，確保壓力超高時(shí)，能順利泄壓， 而不發(fā)生冰堵現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的被動(dòng)安全性。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
參見圖1，制冷系統(tǒng)用二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置包括串聯(lián)的油分離器7、冷 凝器11、儲(chǔ)液器15、過(guò)冷器18和氣體冷卻器30;油分離器7進(jìn)口端安裝有排氣流量計(jì)4; 油分離器7出口和冷凝器11進(jìn)口之間的管路上安裝有截止閥A10;冷凝器ll出口與儲(chǔ)液 器15進(jìn)口之間的管路上安裝有截止閥B13;儲(chǔ)液器15出口和過(guò)冷器18進(jìn)口之間的管路上 設(shè)有截止閥C16,過(guò)冷器18出口和氣體冷卻器30進(jìn)口之間的管路上依次安裝有電磁閥19、 截止閥D21、質(zhì)量流量計(jì)25、液管節(jié)流閥26和截止閥E27;氣體冷卻器30出口管路上安 裝有截止閥F32和截止閥G33;截止閥G33出口和排氣流量計(jì)4進(jìn)口分別為被試壓縮機(jī)1 的吸氣端口和排氣端口，油分離器7的出口與氣體冷卻器30的第三個(gè)接口之間依次并聯(lián) 熱氣管流量計(jì)8、熱氣調(diào)節(jié)閥5和截止閥H2。
壓縮機(jī)排氣口和排氣流量計(jì)4之間并聯(lián)安裝有電動(dòng)截止閥及自動(dòng)減壓調(diào)節(jié)閥組成的調(diào)
壓減壓組件3;油分離器7上設(shè)有安全閥組件A6;冷凝器11上設(shè)有安全閥組件B12;儲(chǔ)液器15上設(shè)有安全閥組件C14;所述過(guò)冷器18上設(shè)有安全閥組件D17;質(zhì)量流量計(jì)25進(jìn)口 與截止閥E27出口之間并聯(lián)著制冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐9，制冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐9進(jìn) 口處設(shè)有回收截止閥22和回收電磁閥24 ，其出口處設(shè)有充注截止闊A28和充注電磁閥B29, 其上還設(shè)有安全閥組件E20;氣體冷卻器30上設(shè)有安全閥組件F31。 截止閥D21的出口與回收電磁閥24的入口之間并聯(lián)視液鏡23。
上述安全閥組件A6、安全閥組件B12、安全閥組件C14、安全閥組件D17、安全閥組 件E20和安全閥組件F31均為同時(shí)并列設(shè)置的安全閥和電動(dòng)球閥及溫度開關(guān)。
本發(fā)明裝置測(cè)試的基本的循環(huán)是二氧化碳?jí)嚎s機(jī)排出的氣體流經(jīng)排氣流量計(jì)，然后 進(jìn)入油分離器，油分離器出來(lái)分為兩部分， 一部分的制冷劑進(jìn)入冷凝器再流經(jīng)儲(chǔ)液器和過(guò) 冷器，經(jīng)調(diào)節(jié)閥節(jié)流后進(jìn)入氣體冷卻器，另一部分經(jīng)熱氣調(diào)節(jié)閥直接進(jìn)入氣體冷卻器，兩 部分制冷劑在氣體冷卻器中混合成低壓的氣體，然后進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣口 。
主要工作特點(diǎn)如下
在壓縮機(jī)排氣口和排氣流量計(jì)4之間設(shè)置了電動(dòng)截止閥及自動(dòng)減壓調(diào)節(jié)閥組成的調(diào)壓 減壓組件3;當(dāng)壓縮機(jī)由測(cè)試工況確定的排氣壓力不超過(guò)4.2MPa (或組件后部件能承受的 工作壓力)時(shí)，電動(dòng)截止閥打開，制冷劑直接進(jìn)入之后的各系統(tǒng)部件中。當(dāng)壓縮機(jī)由測(cè)試 工況確定的排氣壓力超過(guò)4.2MPa (或組件后部件能承受的工作壓力)時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)截止閥， 打開自動(dòng)減壓調(diào)節(jié)閥，自動(dòng)調(diào)節(jié)該組件后壓力，使之在安全壓力(4.2MPa或組件后部件能 承受的工作壓力)以內(nèi)；
在油分離器7、冷凝器ll、儲(chǔ)液器15、過(guò)冷器18、氣體冷卻器30等容器上加設(shè)了安 全闊和高精度溫度開關(guān)結(jié)合電動(dòng)球閥的安全組件，作用原理是當(dāng)系統(tǒng)壓力超高，安全閥 開啟時(shí)，制冷劑二氧化碳從安全閥處迅速泄出，并可能導(dǎo)致安全閥處溫度驟降，當(dāng)溫度降 低至高精度溫度開關(guān)設(shè)定值時(shí)，高精度溫度開關(guān)溫度開關(guān)會(huì)控制電動(dòng)球閥自動(dòng)打開，由于 球閥的流通系數(shù)遠(yuǎn)大于安全閥并且分流了大量需要超壓泄出的制冷劑，使得超壓的系統(tǒng)迅 速泄壓，確保安全；
在制冷劑液體管路處加設(shè)了包括制冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐9等部件的制冷劑充注和回
收系統(tǒng)。在試驗(yàn)系統(tǒng)使用時(shí)，可以根據(jù)制冷劑的多少增加和減少制冷劑。在系統(tǒng)停機(jī)不用
時(shí)，由于二氧化碳在常溫時(shí)的壓力仍可以達(dá)到5.7 7.2MPa (2(TC-30'C室溫時(shí))，所以系 統(tǒng)暫時(shí)停用時(shí)，可以控制制冷劑充注和回收系統(tǒng)將整個(gè)系統(tǒng)的容器內(nèi)的制冷劑收入制冷劑 充注和回收儲(chǔ)存罐9中，降低其它容器和部件的壓力，將高壓容器范圍縮小，利于對(duì)裝置 的監(jiān)控和維護(hù)。
權(quán)利要求
1、制冷系統(tǒng)用二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置，包括串聯(lián)的油分離器(7)、冷凝器(11)、儲(chǔ)液器(15)、過(guò)冷器(18)和氣體冷卻器(30)；油分離器(7)進(jìn)口端設(shè)有排氣流量計(jì)(4)；油分離器(7)出口和冷凝器(11)進(jìn)口之間的管路上設(shè)有截止閥A(10)；冷凝器(11)出口與儲(chǔ)液器(15)進(jìn)口之間的管路上設(shè)有截止閥B(13)；儲(chǔ)液器(15)出口和過(guò)冷器(18)進(jìn)口之間的管路上設(shè)有截止閥C(16)，過(guò)冷器(18)出口和氣體冷卻器(30)進(jìn)口之間的管路上依次設(shè)有電磁閥(19)、截止閥D(21)、質(zhì)量流量計(jì)(25)、液管節(jié)流閥(26)和截止閥E(27)；氣體冷卻器(30)出口管路上設(shè)有截止閥F(32)和截止閥G(33)；截止閥G(33)出口和排氣流量計(jì)(4)進(jìn)口分別為被試壓縮機(jī)的進(jìn)氣端口和排氣端口，油分離器(7)的出口與氣體冷卻器(30)的第三個(gè)接口之間依次并聯(lián)熱氣管流量計(jì)(8)、熱氣調(diào)節(jié)閥(5)和截止閥H(2)；其特征在于所述壓縮機(jī)排氣口和排氣流量計(jì)(4)之間并聯(lián)設(shè)有電動(dòng)截止閥及自動(dòng)減壓調(diào)節(jié)閥組成的調(diào)壓減壓組件(3)；所述油分離器(7)上設(shè)有安全閥組件A(6)；所述冷凝器(11)上設(shè)有安全閥組件B(12)；所述儲(chǔ)液器(15)上設(shè)有安全閥組件C(14)；所述過(guò)冷器(18)上設(shè)有安全閥組件D(17)；所述質(zhì)量流量計(jì)(25)進(jìn)口與截止閥E(27)出口之間并聯(lián)著制冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐(9)，制冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐(9)進(jìn)口處設(shè)有回收截止閥(22)和回收電磁閥(24)，其出口處設(shè)有充注截止閥A(28)和充注電磁閥B(29)，其上還設(shè)有安全閥組件E(20)；所述氣體冷卻器(30)上設(shè)有安全閥組件F(31)；所述安全閥組件A(6)、安全閥組件B(12)、安全閥組件C(14)、安全閥組件D(17)、安全閥組件E(20)和安全閥組件F(31)均為同時(shí)并列設(shè)置的安全閥和電動(dòng)球閥及溫度開關(guān)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)用二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置，其特征在 于所述截止閥D (21)的出口與回收電磁閥(24)的入口之間并聯(lián)視液鏡(23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及跨臨界和亞臨界制冷系統(tǒng)用二氧化碳制冷壓縮機(jī)性能試驗(yàn)裝置。要現(xiàn)有技術(shù)上的改進(jìn)是壓縮機(jī)排氣口和排氣流量計(jì)之間并聯(lián)有調(diào)壓減壓組件；油分離器上設(shè)有安全閥組件A；冷凝器上設(shè)有安全閥組件B；儲(chǔ)液器上設(shè)有安全閥組件C；儲(chǔ)液器出口的截止閥C與電磁閥之間串聯(lián)著過(guò)冷器；過(guò)冷器上設(shè)有安全閥組件D；質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)口與截止閥E出口之間并聯(lián)著制冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐，制冷劑充注和回收儲(chǔ)存罐進(jìn)口處設(shè)有回收截止閥和回收電磁閥，其出口處設(shè)有充注截止閥和充注電磁閥，其上還設(shè)有安全閥組件E；氣體冷卻器上設(shè)有安全閥組件F。本發(fā)明大部分部件可以采用常規(guī)耐壓等級(jí)的產(chǎn)品，解決了整個(gè)系統(tǒng)壓力偏高問(wèn)題，降低了成本，提高了系統(tǒng)的安全性。
文檔編號(hào)F04B51/00GK101649831SQ20091014479
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者全 周, 張秀平, 武亞偉, 田旭東, 磊 賈 申請(qǐng)人:合肥通用機(jī)械研究院;合肥通用環(huán)境控制技術(shù)有限責(zé)任公司