一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置

《一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置》属于冷水机组试验装置领域，具体涉及一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置。

在传统的冷水机组试验装置中，冷水机组的蒸发器侧设置有用于平衡蒸发器侧产生的冷量的冷媒水箱，冷媒水箱中设置有电加热器，为了满足试验要求，所述冷媒水箱的电加热量均较大，因此在工作时相当消耗能源，从而导致冷水机组试验装置的运行成本较高。

图1是《一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置》的结构示意图。

2020年7月17日，《一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置》获得安徽省第七届专利奖银奖。

如图1所示，《一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置》包括与被测试冷水机组中的冷凝器7相连的冷却水系统，还包括与被测试冷水机组中的蒸发器18相连的冷媒水系统，所述冷却水系统和冷媒水系统之间设置有用于在二者之间进行热交换的换热系统。所述冷却水系统包括冷却水箱9，冷却水箱9与所述冷凝器7之间通过管道相连，且冷却水箱9与冷凝器7之间的管道上设置有推动冷却水循环的冷却水泵4，所述冷却水箱9中设置有电加热管21；所述冷媒水系统包括冷媒水箱13，冷媒水箱13与所述蒸发器18之间通过管道相连，且冷媒水箱13与蒸发器18之间的管道上设置有推动冷媒水循环的冷媒水泵16。

所述冷却水泵4为变频水泵，冷却水泵4设置在自冷却水箱9通向冷凝器7的管道上，且冷却水泵4的输入端管道上设置有冷却三通调节阀3，冷却水泵4的输出端管道上设置有冷却水流量计5；所述冷却三通调节阀3的一个输入端与冷却水箱9相连，另一个输入端与自冷凝器7通向冷却水箱9的管道相连；所述冷媒水泵16为变频水泵，冷媒水泵16设置在自冷媒水箱13通向蒸发器18的管道上，且冷媒水泵16的输入端管道上设置有冷媒三通调节阀15，冷媒水泵16的输出端管道上设置有冷媒水流量计17；所述冷媒三通调节阀15的一个输入端与冷媒水箱13相连，另一个输入端与自蒸发器18通向冷媒水箱13的管道相连。

所述冷却水箱9还通过散热管道与冷却塔2相连，所述散热管道上设置有将冷却水箱9中的水提升至冷却塔2处地散热水泵1，所述冷却塔2通过回水管道与冷却水箱9相连。

所述散热水泵1为变频水泵，所述冷却塔2中设置有变频风机。

所述冷却水箱9中设置有冷却水温度测点8，所述冷凝器7输入端的管道上设置有冷却水进水温度测点6；所述冷媒水箱13中设置有冷媒水温度测点14，所述蒸发器18输入端的管道上设置有冷媒水进水温度测点19；所述冷却水温度测点8、冷却水进水温度测点6、冷媒水温度测点14、冷媒水进水温度测点19、冷却水流量计5以及冷媒水流量计17均与控制器的信号输入端电连接；所述控制器的输出端与冷却水泵4、冷媒水泵16、散热水泵1、冷却塔2中的变频风机、冷却三通调节阀3和冷媒三通调节阀15均为电连接。

所述换热系统包括换热器11，所述冷却水箱9通过冷却散热管道与换热器11相连通，且冷却散热管道上设置有将冷却水箱9中的水输送至换热器11以换热的冷却兑水泵10；所述冷媒水箱13通过冷媒散热管道与换热器11相连通，且冷媒散热管道上设置有将冷媒水箱13中的水输送至换热器11以换热的冷媒兑水泵12。

所述冷却兑水泵10和冷媒兑水泵12均为变频水泵，所述换热器11为板式换热器，所述冷媒水箱13中设置有低温载冷剂。

所述换热器11通向冷却水箱9的冷却散热管道上设置有冷却兑水后温度测点20；所述冷却兑水后温度测点20与控制器的信号输入端电连接；所述控制器的输出端与冷却兑水泵10、冷媒兑水泵12均为电连接。

下面结合图1对该发明的工作过程做进一步说明。

该试验装置主要包括：冷却水系统、冷媒水系统、换热系统、冷却塔散热系统以及控制器五大部分。

冷却系统包括：冷却水箱9、冷却三通调节阀3、冷却水泵4、冷却水流量计5、冷却水进水温度测点6、冷却水温度测点8，电加热管21。

冷媒水系统包括：冷媒水箱13、冷媒三通调节阀15、冷媒水泵16、冷媒水流量计17、冷媒水进水温度测点19、冷媒水温度测点14。

换热系统包括：冷媒兑水泵12、换热器11即板式换热器、冷却兑水泵10、冷却兑水后温度测点20。

冷却塔散热系统包括：散热水泵1、冷却塔2。

如图1所示，该装置通过带变频控制的冷却水泵4给被试机冷凝器7提供标准要求的流量，该流量通过冷却水流量计5测得。在冷凝器7的进口布置冷却水进水温度测点6，通过冷却三通调节阀3调节冷凝器7出水和冷却水箱9出水的混合比例，从而使得冷却水进水温度测点6达到国标要求。当需要时，开启电加热管21对冷却水箱9中的冷却水加热，以保证冷却水进水温度测点6达到国标要求。

该装置通过带变频控制的冷媒水泵16给被试机蒸发器18提供标准要求的流量，该流量通过冷媒水流量计17测得。在蒸发器18的进口布置冷媒水进水温度测点19，通过冷媒三通调节阀15调节蒸发器18出水和冷媒水箱13出水的混合比例，从而使得冷媒水进水温度测点19达到国标要求。

被试机开机试验后，冷凝器侧产生的热量相当于给冷却水箱9加热，而蒸发器侧产生的冷量则相当于给冷媒水箱13降温，测试中冷却兑水泵10和冷媒兑水泵12均在控制器的作用下开启，冷却兑水泵10将冷却水箱9中的冷却水输送到换热器11中，冷媒兑水泵12将冷媒水箱13中的冷媒水输送到换热器11中，从而使得冷凝器侧产生的热量和蒸发器侧产生的冷量进行平衡，这样避免在冷媒水箱13上配置大量电加热来平衡蒸发器侧产生的冷量，按照传统的试验系统配置，其冷媒水箱13的电加热量需要匹配很大，十分浪费，因此该装置大大提高了系统运行的经济性，降低了冷水机组的测试成本。将冷凝器7和蒸发器18的冷热量进行平衡后，冷却水箱9内还存在压缩机功率产生冷凝热量，该发明在冷却水箱9内布置冷却水温度测点8，并通过控制器调节带变频控制的冷却塔2的风机转速的快慢，来实现冷却水温度测点8的控制，从而实现将压缩机功率产生冷凝热量散去，同时保证了冷却水箱9内温度的稳定。

该装置在换热器11也即板式换热器与冷却水箱9之间布置了冷却兑水后温度测点，利用此测点控制带变频控制的冷媒兑水泵12进入板式换热器的冷媒水流量，以控制板式换热器的换热量，从而实现不同换热量的平衡。

该装置只需在冷媒水箱13内注入盐水溶液或乙二醇溶液等低温载冷剂，即可实现水冷冷热水机组不同载冷剂的试验要求，操作简单方便。而且加入的低温载冷剂不用特殊降温，只需常温即可。被试机试验时同样通过冷媒三通调节阀15调节蒸发器18出水和冷媒水箱13出水的混合比例，从而使得冷媒水进水温度测点19达到国标要求。控制时无需将冷媒水箱13的温度控制得很低，由于板式换热器是水与低温载冷剂进行换热，所以控制在零度附近能够显著降低板式换热器结冰的风险，从而大大提高系统的可靠性。

一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置专利目的

《一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置》的目的是提供一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置，该装置使得冷水机组冷凝器侧产生的热量和蒸发器侧产生的冷量彼此平衡，从而大大提高了冷水机组试验装置运行的经济性，降低了测试成本。

一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置技术方案

《一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置》采用了以下技术方案：一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置，该试验装置包括与被测试冷水机组中的冷凝器相连的冷却水系统，还包括与被测试冷水机组中的蒸发器相连的冷媒水系统，所述冷却水系统和冷媒水系统之间设置有用于在二者之间进行热交换的换热系统。

该装置还可以通过以下方式得以进一步实现：

所述冷却水系统包括冷却水箱，冷却水箱与所述冷凝器之间通过管道相连，且冷却水箱与冷凝器之间的管道上设置有推动冷却水循环的冷却水泵，所述冷却水箱中设置有电加热管；所述冷媒水系统包括冷媒水箱，冷媒水箱与所述蒸发器之间通过管道相连，且冷媒水箱与蒸发器之间的管道上设置有推动冷媒水循环的冷媒水泵。

所述冷却水泵为变频水泵，冷却水泵设置在自冷却水箱通向冷凝器的管道上，且冷却水泵的输入端管道上设置有冷却三通调节阀，冷却水泵的输出端管道上设置有冷却水流量计；所述冷却三通调节阀的一个输入端与冷却水箱相连，另一个输入端与自冷凝器通向冷却水箱的管道相连；所述冷媒水泵为变频水泵，冷媒水泵设置在自冷媒水箱通向蒸发器的管道上，且冷媒水泵的输入端管道上设置有冷媒三通调节阀，冷媒水泵的输出端管道上设置有冷媒水流量计；所述冷媒三通调节阀的一个输入端与冷媒水箱相连，另一个输入端与自蒸发器通向冷媒水箱的管道相连。

所述冷却水箱还通过散热管道与冷却塔相连，所述散热管道上设置有将冷却水箱中的水提升至冷却塔处地散热水泵，所述冷却塔通过回水管道与冷却水箱相连。所述散热水泵为变频水泵，所述冷却塔中设置有变频风机。所述冷却水箱中设置有冷却水温度测点，所述冷凝器输入端的管道上设置有冷却水进水温度测点；所述冷媒水箱中设置有冷媒水温度测点，所述蒸发器输入端的管道上设置有冷媒水进水温度测点；所述冷却水温度测点、冷却水进水温度测点、冷媒水温度测点、冷媒水进水温度测点、冷却水流量计以及冷媒水流量计均与控制器的信号输入端电连接；

所述控制器的输出端与冷却水泵、冷媒水泵、散热水泵、冷却塔中的变频风机、冷却三通调节阀和冷媒三通调节阀均为电连接。所述换热系统包括换热器，所述冷却水箱通过冷却散热管道与换热器相连通，且冷却散热管道上设置有将冷却水箱中的水输送至换热器以换热的冷却兑水泵；所述冷媒水箱通过冷媒散热管道与换热器相连通，且冷媒散热管道上设置有将冷媒水箱中的水输送至换热器以换热的冷媒兑水泵。所述冷却兑水泵和冷媒兑水泵均为变频水泵，所述换热器为板式换热器，所述冷媒水箱中设置有低温载冷剂。所述换热器通向冷却水箱的冷却散热管道上设置有冷却兑水后温度测点；所述冷却兑水后温度测点与控制器的信号输入端电连接；所述控制器的输出端与冷却兑水泵、冷媒兑水泵均为电连接。

一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置改善效果

《一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置》和2012年2月之前的技术相比具有以下有益效果：

1、该试验装置充分利用了冷水机组冷凝器侧所产生的热量，并通过换热系统使得冷水机组冷凝器侧产生的热量和蒸发器侧产生的冷量彼此平衡，从而大大提高了冷水机组试验装置运行的经济性，降低了测试成本。

2、该试验装置只需在冷媒水箱内注入盐水溶液或者乙二醇溶液等低温载冷剂，即可实现水冷冷热水机组不同载冷剂的试验要求，操作简单方便，而且加入的低温载冷剂不用特殊降温，只需常温即可。

3、该试验装置提供了使水冷冷热水机组测试较为经济和便捷的运行方式，并大大地降低了水冷冷热水机组的测试成本；同时该试验装置具有实时调节的功能，并且能实现较大跨度的调节，可以满足使用不同性能和不同工况载冷剂的冷水机组的测试。

1.《一种适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置》其特征在于：该试验装置包括与被测试冷水机组中的冷凝器（7）相连的冷却水系统，还包括与被测试冷水机组中的蒸发器（18）相连的冷媒水系统，所述冷却水系统和冷媒水系统之间设置有用于在二者之间进行热交换的换热系统；所述冷却水系统包括冷却水箱（9），冷却水箱（9）与所述冷凝器（7）之间通过管道相连，且冷却水箱（9）与冷凝器（7）之间的管道上设置有推动冷却水循环的冷却水泵（4），所述冷却水箱（9）中设置有电加热管（21）；所述冷媒水系统包括冷媒水箱（13），冷媒水箱（13）与所述蒸发器（18）之间通过管道相连，且冷媒水箱（13）与蒸发器（18）之间的管道上设置有推动冷媒水循环的冷媒水泵（16）；所述换热系统包括换热器（11），所述冷却水箱（9）通过冷却散热管道与换热器（11）相连通，且冷却散热管道上设置有将冷却水箱（9）中的水输送至换热器（11）以换热的冷却兑水泵（10）；所述冷媒水箱（13）通过冷媒散热管道与换热器（11）相连通，且冷媒散热管道上设置有将冷媒水箱（13）中的水输送至换热器（11）以换热的冷媒兑水泵（12）；所述冷却兑水泵（10）和冷媒兑水泵（12）均为变频水泵，所述换热器（11）为板式换热器；所述冷媒水箱（13）中设置有低温载冷剂。

2.根据权利要求1所述的适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置，其特征在于：所述冷却水泵（4）为变频水泵，冷却水泵（4）设置在自冷却水箱（9）通向冷凝器（7）的管道上，且冷却水泵（4）的输入端管道上设置有冷却三通调节阀（3），冷却水泵（4）的输出端管道上设置有冷却水流量计（5）；所述冷却三通调节阀（3）的一个输入端与冷却水箱（9）相连，另一个输入端与自冷凝器（7）通向冷却水箱（9）的管道相连；所述冷媒水泵（16）为变频水泵，冷媒水泵（16）设置在自冷媒水箱（13）通向蒸发器（18）的管道上，且冷媒水泵（16）的输入端管道上设置有冷媒三通调节阀（15），冷媒水泵（16）的输出端管道上设置有冷媒水流量计（17）；所述冷媒三通调节阀（15）的一个输入端与冷媒水箱（13）相连，另一个输入端与自蒸发器（18）通向冷媒水箱（13）的管道相连。

3.根据权利要求2所述的适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置，其特征在于：所述冷却水箱（9）还通过散热管道与冷却塔（2）相连，所述散热管道上设置有将冷却水箱（9）中的水提升至冷却塔（2）处地散热水泵（1），所述冷却塔（2）通过回水管道与冷却水箱（9）相连。

4.根据权利要求3所述的适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置，其特征在于：所述散热水泵（1）为变频水泵，所述冷却塔（2）中设置有变频风机。

5.根据权利要求4所述的适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置，其特征在于：所述冷却水箱（9）中设置有冷却水温度测点（8），所述冷凝器（7）输入端的管道上设置有冷却水进水温度测点（6）；所述冷媒水箱（13）中设置有冷媒水温度测点（14），所述蒸发器（18）输入端的管道上设置有冷媒水进水温度测点（19）；所述冷却水温度测点（8）、冷却水进水温度测点（6）、冷媒水温度测点（14）、冷媒水进水温度测点（19）、冷却水流量计（5）以及冷媒水流量计（17）均与控制器的信号输入端电连接；所述控制器的输出端与冷却水泵（4）、冷媒水泵（16）、散热水泵（1）、冷却塔（2）中的变频风机、冷却三通调节阀（3）和冷媒三通调节阀（15）均为电连接。

6.根据权利要求1所述的适用于低温载冷剂的冷水机组试验装置，其特征在于：所述换热器（11）通向冷却水箱（9）的冷却散热管道上设置有冷却兑水后温度测点（20）；所述冷却兑水后温度测点（20）与控制器的信号输入端电连接；所述控制器的输出端与冷却兑水泵（10）、冷媒兑水泵（12）均为电连接。

在工业生产中有些生产是需要在特定范围内的温度下才能进行生产，否则会出事故的。。超低温工业冷水机可做到零下-217℃左右±0.5℃。

超低温冷水机组的出液温度降低，在设计时需要在机组的冷冻水一侧，添加适合种类的合适浓度的防冻液。这也是超低温冷水机组与常规冷水机组的最基本区别之处。由于机组出液温度的降低，造成机组设计标准变高许多，每立方冷量的造价也变高许多。超低温工业冷水机是高新尖行业必不可少的重要设备。 1、在激光领域为以YAG为激光工作介质的激光加工设备,包括激光打标、激光切割、激光焊接、激光打孔、激光划线等设备进行降温；

2、航天科工领域，为火箭燃料进行降温；

3、塑胶行业，腈纶类衣服的抽丝制作，必须由超低温冷水机组为抽丝的三辊机组进行降温，否则会造成抽丝变糊进而引发火灾；

4、镀膜行业，真空离子镀膜是现在镀膜行业的主要方法，而真空离子镀膜机由于工作特性，开机需要很高温度，正常工作却由需要很快的降低温度，否则无法正常运作，从而造成严重损失。这就需要用超低温工业冷水机迅速降低温度；

5、建筑行业，由于大体积混凝土降温普通设备无法达到效果，这就需要用工业类降温设备进行降温，一般都是使用超低温冷水机组进行降温。