一种加压超高温热泵测试台的制作方法

1.本发明属于制冷、空调和热泵领域，具体涉及一种加压超高温热泵测试台。


背景技术：

2.随着社会经济进入新常态，节能环保事业在新形势下的能源体系中越发重要，它是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要基石，工业余热回收便是其中的重要组成部分。工业生产中产生大量工业余热，直接排放不仅造成热污染而且浪费能源，因此有必要对其进行回收再利用，热泵便是其中一种回收技术。但现有技术中热泵均为中低温空调热泵，其出水温度都较低，无法满足工业生产活动对于100℃及以上的高温需求。
3.基于市场现状与需求，目前国内外很多厂家都在研发超高温热泵机组，回收工业生产过程中产生的35℃以上余热资源，提供的热水温度最高可达120℃及以上，配合相关设备可以直接供应蒸汽，满足工业生产对高温的需求。
4.超高温热泵机组的开发必然需要配套的试验台位进行测试，然而由于传统的冷水机组试验台均运行在低温测试工况，热水温度甚至无法长时间保持在80℃以上，更无法满足100℃以上的水温测试。因此，加压超高温热泵测试台就应运而生，为超高温热泵机组的测试与改进提供硬件基础。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明的目的在于提供一种能够测试出水温度100℃以上的超高温热泵机组且不会发生闪蒸现象的加压超高温热泵测试台。
6.技术方案：本发明包括热水循环模块、补水增压稳压模块、冷水循环模块和冷却循环模块，各循环模块独立运行；所述热水循环模块与冷水循环模块之间通过冷热平衡换热器来平衡冷水循环模块中的热量损失；所述热水循环模块与冷却循环模块之间通过散热换热器来平衡热水循环模块中的热量增加；所述补水增压稳压模块接入热水循环模块，用于提升热水循环模块的压力。
7.所述热水循环模块由热水循环泵驱动，热水循环泵的出口连接至测试机组冷凝器；所述测试机组冷凝器的出口连接电动三通调节阀；所述电动三通调节阀为分流型三通阀，一路连接电加热和截止阀，另一路连接冷热平衡换热器和截止阀，两条支路汇合后经散热换热器连接至热水循环泵的进口。
8.所述补水增压稳压模块包括补水和稳压两部分，补水部分包括串联连接的y型过滤器、补水增压泵、单向阀；稳压部分包括串联连接的稳压隔膜膨胀罐和截止阀，补水部分和稳压部分接入热水循环模块。
9.所述冷水循环模块由冷水循环泵驱动，其出口依次连接有橡胶软接、单向阀、电磁流量计、金属软管，之后与测试机组蒸发器连接；所述测试机组蒸发器的出口通过金属软管和截止阀连接冷热平衡换热器；所述冷热平衡换热器的出口与冷水循环泵的进口之间连接有y型过滤器、截止阀和橡胶软接。
10.所述冷却循环模块由冷却水循环泵驱动，其出口依次连接有橡胶软接、截止阀、单向阀、截止阀、橡胶软管和电动三通调节阀；所述冷却循环模块中的电动三通调节阀为分流型三通阀，第一支路连接截止阀和散热换热器，第二支路直接与第一支路在散热换热器的出口汇集，汇集之后经橡胶软管、截止阀、冷却塔、恒温水箱连接至冷却水循环泵的进口。
11.所述热水循环模块、冷水循环模块和冷却循环模块的相对最高点处均设置有排气阀。所述测试机组冷凝器的进出口接管处均设置压力传感器和温度传感器，用于测试机组冷凝器进出口水温和水压的测量，以便根据测量数值调整系统运行状态。
12.所述热水循环模块与测试机组冷凝器出口接管处设置安全阀，防止测试台水压意外降低导致高温热水的闪蒸排气降压，保证系统运行的安全。
13.所述测试机组蒸发器的进出口接管处均设置压力传感器和温度传感器，用于测试机组蒸发器进出口水温和水压的测量，根据测量数值调整系统运行状态。
14.所述冷水循环模块中设置膨胀水箱，用于承载循环管路中的冷水由于温度的急剧变化引起的体积变化。
15.有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果在于：(1)对热水循环模块进行加压，整体采用高温设计，可以满足出水温度100℃以上的超高温热水或蒸汽热泵的测试；(2)采用自我热平衡模式，热水循环模块与冷水循环模块之间通过换热器实现热量平衡，多余热量由热水循环模块和冷却循环模块之间的换热器进行散发平衡，减少整个系统的总能耗，提升整个测试台的能效。
附图说明
16.图1为本发明的原理图。
具体实施方式
17.下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细描述。
18.如图1所示，本发明包括热水循环模块、补水增压稳压模块、冷水循环模块和冷却循环模块。热水循环模块与冷水循环模块之间通过冷热平衡换热器23来平衡冷水循环模块中的热量损失；热水循环模块与冷却循环模块之间通过散热换热器15来平衡热水循环模块中的热量增加；补水增压稳压模块接入热水循环模块，用于提升热水循环模块的压力。热水循环模块、冷水循环模块和冷却循环模块的相对最高点处均设置有排气阀21。排气阀可以自动排除管路系统中存在的气体，避免由于空气的存在而带来的诸如管道腐蚀、水泵腐蚀、水泵性能降低、元件损坏等负面问题。
19.热水循环模块由热水循环泵10驱动，其出口依次连接有橡胶软接9、截止阀3、单向阀5、电磁流量计4、截止阀3、金属软管2，最后与测试机组冷凝器1连接。热水循环泵10的进出口设置有压力表8，用于监测热水循环水泵的运行状况。热水循环泵10出口设置有排水球阀7，用于停机后排出循环管路中积存的水，防止管路被锈蚀。测试机组冷凝器1的进出口接管处均设置有压力传感器12和温度传感器13，用于测试机组冷凝器进出口水温和水压的测量，根据测量数值调整系统运行状态。热水从测试机组冷凝器1中吸取热量，换热后的热水再从测试机组冷凝器1出来，再次回到测试台的热水循环模块中。在测试机组冷凝器1出口与热水循环模块的接管上安装有安全阀26，防止测试台水压意外降低导致高温热水的闪蒸
排气降压，保证系统运行的安全。循环热水再依次经过金属软管2、截止阀3到达电动三通调节阀16。电动三通调节阀16为分流型三通阀，其将热水分流成两路，一路经电加热25和截止阀3；另一路经冷热平衡换热器23和截止阀3，此后分流热水再次汇集，分别经过截止阀3、散热换热器15、y型过滤器11、截止阀3和橡胶软接9，最终回到热水循环泵10的进口。在散热换热器15的出口设置温度传感器13，用于监测热水散热后的温度，保证循环进入测试机组冷凝器1的热水温度的稳定。
20.补水增压稳压模块由补水和稳压两部分组成。补水部分包括串联连接的y型过滤器11、橡胶软接9、补水增压泵14、橡胶软接9、截止阀3、单向阀5和截止阀3，最终汇入热水循环模块。补水部分由补水源开始，水流依次经过y型过滤器11和橡胶软接9进入补水增压泵14，升压后的水流依次经过橡胶软接9、截止阀3、单向阀5和截止阀3，最终汇入热水循环模块。其中，补水增压泵14的出口设置有压力表8，用于监测补水增压泵的运行状况。稳压部分包括串联连接的稳压隔膜膨胀罐6和截止阀3。在补水增压稳压模块和热水循环模块连接处设置有压力传感器12，测量压力值用于控制补水增压泵的运行，保证热水循环模块的最低压力。
21.冷水循环模块由冷水循环泵24驱动，其出口依次连接有橡胶软接9、截止阀3、单向阀5、电磁流量计4、截止阀3、金属软管2，之后与测试机组蒸发器27连接。冷水循环泵24的进出口设置有压力表8，用于监测冷水循环水泵的运行状况。冷水循环泵24的出口设置有排水球阀7，用于停机后排出循环管路中积存的水，防止管路被锈蚀。测试机组蒸发器27的进出口接管处设置有压力传感器12和温度传感器13，用于测试机组蒸发器进出口水温和水压的测量，根据测量数值调整系统运行状态。测试机组蒸发器27的出口通过金属软管2、截止阀3连接冷热平衡换热器23，冷热平衡换热器23的出口与冷水循环泵24的进口之间连接有y型过滤器11、截止阀3和橡胶软接9。循环冷水向测试机组蒸发器27中释放热量，换热后的冷水再从测试机组蒸发器27出来，依次经过金属软管2、截止阀3到达冷热平衡换热器23，通过冷热平衡换热器23从热水循环中吸收热量，平衡在测试机组蒸发器27中释放的热量。在冷热平衡换热器23的出口设置有温度传感器13，用于监测冷水吸热后的温度，保证循环进入测试机组蒸发器的冷水温度的稳定。之后冷水再分别经过y型过滤器11、截止阀3和橡胶软接9，最终回到冷水循环泵24的进口。在冷水循环模块中设置有膨胀水箱22，其用于承载循环管路中的冷水由于温度的急剧变化引起的体积变化。
22.冷却循环模块由冷却水循环泵20驱动，冷却水循环泵20为变频水泵，其出口设置有压力表8，用于监测冷却水循环泵的运行状况。冷却水循环泵20的出口设置有排水球阀7，用于停机后排出循环管路中积存的水，防止管路被锈蚀。冷却水循环泵20的出口依次连接有橡胶软接9、截止阀3、单向阀5、截止阀3、橡胶软管17和电动三通调节阀16。冷却循环模块中的电动三通调节阀16也为分流型三通阀，其将冷却水分流为两路，一路经过截止阀3和散热换热器15，另一路直接与第一路在散热换热器15出口汇集。在散热换热器15的进口设置有温度传感器13，其用于监测进入换热器的水温，保证冷却水温度的稳定性，便于控制变量条件下通过调节冷却水流量以调节换热量。汇集之后的冷却水再经过橡胶软管17、截止阀3和冷却塔18，降温后汇入恒温水箱19。恒温水箱19提供稳定的恒温冷却水，水流分别经过截止阀3、y型过滤器11和橡胶软接9，最终回到冷却水循环泵20的进口。
23.测试台运行过程中，各个循环模块独立运行，各模块之间通过换热器实现热量的
转移与平衡，各模块通过压力和温度传感器进行数据测量，并根据测量数据对循环水泵、电动三通阀等部件进行调节，实现多种工况下的试验测试。