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冷却系统及风洞实验室的制作方法

2023-03-03 00:32:36 来源:中国专利 TAG:


1.本实用新型涉及气候环境模拟技术领域,具体而言,涉及一种冷却系统及风洞实验室。


背景技术:

2.环境风洞试验室可实现全气候道路环境模拟和工况动态驾驶模拟。风口8.0m3,温度范围-40℃—60℃,湿度范围5%rh—95%rh,具备300w/m3—1200w/m3范围的全光谱阳光以及乌云、隧道模拟功能,具备可重复性的雨雪天气模拟功能。
3.境风洞拥有一套独立的换热系统,此系统热源为蒸汽,高温热水,冷源分为三级,一级冷源为闭式冷塔,二级冷源为溴化锂机组、氟制冷机组,三级冷源为氨制冷机组。通过冷热源直接或间接与风洞冷媒(简称盐水)的热交换,实现风洞试验室对不同气候模拟。
4.目前针对环境风洞冷却系统包括闭式冷却塔、水罐、溴化锂机组、氟制冷机组、氨制冷机组等设备组成,通过闭式冷塔制得30℃以下冷却水储存到水罐中,用于环境舱设备、氟制冷机组、溴化锂机组冷却,溴化锂机组制得7℃冷冻水用于氨制冷机组、配电室空调机组、风洞新风空调机组冷却,不同冷却水与风洞冷媒系统通过板式换热器进行热交换(氨制冷机组直接冷却风洞冷媒),该系统存在以下缺点:采用闭式冷却塔换热存在冬季盘管容易冻裂,系统换热程序成线性,稳定性较差;溴化锂机组为系统重要冷源,制得冷冻水用于氨制冷机组、配电室空调机组、风洞新风空调机组等设备,机组长时间处于运行状态,能耗高。
5.因此,现有技术中存在风洞实验室冷却系统使用性能差的问题。


技术实现要素:

6.本实用新型的主要目的在于提供一种冷却系统及风洞实验室,以解决现有技术中风洞实验室冷却系统使用性能差的问题。
7.为了实现上述目的,根据本实用新型的一个方面,提供了一种冷却系统,包括:开式冷却水塔;冷却水系统,冷却水系统包括闭式冷却水塔以及一级冷源,开式冷却水塔和闭式冷却水塔均与一级冷源连接;冷冻水系统,冷冻水系统包括二级冷源,开式冷却水塔与一级冷源均与二级冷源选择性连接。
8.进一步地,冷却水系统还包括换热水罐,闭式冷却水塔和开式冷却水塔均与换热水罐选择性连接,换热水罐与一级冷源连接;冷冻水系统还包括换热机构,开式冷却水塔与一级冷源均与换热机构选择性连接,换热机构与二级冷源连接。
9.进一步地,冷却系统还包括:第一出水管路;第一回水管路,第一出水管路的两端分别与开式冷却水塔和换热水罐连接,第一回水管路的两端分别与开式冷却水塔和换热水罐连接;第一阀门,第一阀门为多个,第一出水管路和第一回水管路上分别设置有至少一个第一阀门。
10.进一步地,冷却系统还包括:第二出水管路;第二回水管路,第二出水管路的两端分别与闭式冷却水塔和换热水罐连接,第二回水管路的两端分别与闭式冷却水塔和换热水
罐连接;第二阀门,第二阀门为多个,第二出水管路和第二回水管路上分别设置有至少一个第二阀门。
11.进一步地,换热水罐包括:热水罐,第一回水管路和第二回水管路分别与热水罐连通;冷水罐,第一出水管路和第二出水管路分别与冷水罐连通。
12.进一步地,冷却系统还包括:第三出水管路;第三回水管路,第三出水管路的两端分别与开式冷却水塔和换热机构连接,第三回水管路的两端分别与开式冷却水塔和换热机构连接;第三阀门,第三阀门为多个,第三出水管路和第三回水管路上分别设置有至少一个第三阀门。
13.进一步地,冷却系统还包括:第四出水管路;第四回水管路,第四出水管路的两端分别与一级冷源和换热机构连接,第四回水管路的两端分别与一级冷源和换热机构连接;第四阀门,第四阀门为多个,第四出水管路和第四回水管路上分别设置有至少一个第四阀门。
14.进一步地,换热机构包括:分水器;集水器,分水器和集水器分别与二级冷源连接;连通管路,分水器和集水器通过连通管路连接,且第三出水管路、第三回水管路、第四出水管路、第四回水管路分别与连通管路连接。
15.进一步地,换热机构还包括:第五阀门,第五阀门设置在连通管路上,且第五阀门位于第三出水管路与连通管路连接的位置和第三回水管路与连通管路连接的位置之间;第六阀门,第六阀门设置在连通管路上,且第六阀门位于第四出水管路与连通管路连接的位置和第四回水管路与连通管路连接的位置之间。
16.进一步地,冷却水系统还包括与换热水罐连接的第一热负荷组件,第一热负荷组件包括:环境仓、氟制冷机组、第一盐水换热器中的至少一个;冷冻水系统包括与换热机构连接的第二热负荷组件,第二热负荷组件包括:风洞空调、配电室空调、第二盐水换热器中的至少一个。
17.根据本实用新型的另一方面,提供了一种风洞实验室,包括上述的冷却系统。
18.应用本实用新型的技术方案,本技术中的冷却系统包括开式冷却水塔、冷却水系统和冷冻水系统。冷却水系统包括闭式冷却水塔以及一级冷源,开式冷却水塔和闭式冷却水塔均与一级冷源连接;冷冻水系统包括二级冷源,开式冷却水塔与一级冷源均与二级冷源选择性连接。
19.使用本技术中的冷却系统时,由于冷却系统具有开式冷却水塔,所以能够通过开式冷却水塔来代替冷却水系统中的闭式冷却水塔,同时还能够通过开式冷却水塔代替冷却水系统中的一级冷源。因此,本技术中的冷却系统相对传统的冷却系统来说,由网状的换热模式代替了现拥有的单一线状换热模式,从而能够增加冷却系统运行的稳定性。并且,当闭式冷却水塔或者一级冷源出现故障时,能够通过开式冷却水塔进行代替。同时,通过开式冷却水塔代替一级冷源时还能够节省电能和蒸汽热能,并且随着外界环境温度与回水温度差的变化而变化,温差越大,能效比越大,节能效果越明显,实现节能低耗的效果。因此,本技术中的冷却系统有效地解决了现有技术中风洞实验室冷却系统使用性能差的问题。
附图说明
20.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用
新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
21.图1示出了根据本实用新型的一个具体实施例的冷却系统的结构示意图。
22.其中,上述附图包括以下附图标记:
23.10、开式冷却水塔;20、冷却水系统;21、闭式冷却水塔;22、换热水罐;221、热水罐;222、冷水罐;23、第一热负荷组件;30、冷冻水系统;31、一级冷源;32、换热机构;321、分水器;322、集水器;323、连通管路;324、第五阀门;325、第六阀门;33、二级冷源;34、第二热负荷组件;40、第一出水管路;41、第一回水管路;42、第一阀门;43、第二出水管路;44、第二回水管路;45、第二阀门;50、第三出水管路;51、第三回水管路;52、第三阀门;53、第四出水管路;54、第四回水管路;55、第四阀门;60、冷却水泵。
具体实施方式
24.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
25.需要指出的是,除非另有指明,本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.在本实用新型中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的,或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的;同样地,为便于理解和描述,“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外,但上述方位词并不用于限制本实用新型。
27.为了解决现有技术中风洞实验室冷却系统使用性能差的问题,本技术提供了一种冷却系统及风洞实验室。
28.并且,本技术中的风洞实验室具有下述的冷却系统。
29.如图1所示,本技术中的冷却系统包括开式冷却水塔10、冷却水系统20和冷冻水系统30。冷却水系统20包括闭式冷却水塔21、换热水罐22以及一级冷源31,开式冷却水塔10和闭式冷却水塔21与换热水罐22选择性连接,换热水罐22与一级冷源31连接;冷冻水系统30包括换热机构32以及二级冷源33,开式冷却水塔10和一级冷源31与换热机构32选择性连接,换热机构32与二级冷源33连接。
30.使用本技术中的冷却系统时,由于冷却系统具有开式冷却水塔10,所以能够通过开式冷却水塔10来代替冷却水系统20中的闭式冷却水塔21与换热水罐22连接,同时还能够通过开式冷却水塔10代替冷却水系统20中的一级冷源31与换热机构32连接。因此,本技术中的冷却系统相对传统的冷却系统来说,由网状的换热模式代替了现拥有的单一线状换热模式,从而能够增加冷却系统运行的稳定性。并且,当闭式冷却水塔21或者一级冷源31出现故障时,能够通过开式冷却水塔10进行代替。同时,通过开式冷却水塔10代替一级冷源31时还能够节省电能和蒸汽热能,并且随着外界环境温度与回水温度差的变化而变化,温差越大,能效比越大,节能效果越明显,实现节能低耗的效果。因此,本技术中的冷却系统有效地解决了现有技术中风洞实验室冷却系统使用性能差的问题。
31.在本技术中,一级冷源31一般包括溴化锂机组。同时二级冷源33一般包括氨制冷机组。因此,本技术中能够通过开式冷却水塔10代替溴化锂机组。并且,在本技术的冷却水
系统中,开式冷却水塔10或者闭式冷却水塔21能够与溴化锂机组进行换热,而在冷冻水系统中开式冷却水塔10或者溴化锂机组能够与二级冷源33进行换热。
32.需要说明的是,在本技术中冷却水系统20的温度范围在24-30℃,冷冻水系统30的温度范围在7-14℃。当然,本技术中的冷却水系统20的温度范围和冷冻水系统30的温度范围也可以是其他范围,只要保证冷却水系统20的最低温度高于冷冻水系统30的最高温度即可。
33.具体地,冷却系统还包括:第一出水管路40;第一回水管路41,第一出水管路40的两端分别与开式冷却水塔10和换热水罐22连接,第一回水管路41的两端分别与开式冷却水塔10和换热水罐22连接;第一阀门42,第一阀门42为多个,第一出水管路40和第一回水管路41上分别设置有至少一个第一阀门42。并且,冷却系统还包括:第二出水管路43;第二回水管路44,第二出水管路43的两端分别与闭式冷却水塔21和换热水罐22连接,第二回水管路44的两端分别与闭式冷却水塔21和换热水罐22连接;第二阀门45,第二阀门45为多个,第二出水管路43和第二回水管路44上分别设置有至少一个第二阀门45。同时,换热水罐22包括热水罐221和冷水罐222。第一回水管路41和第二回水管路44分别与热水罐221连通;第一出水管路40和第二出水管路43分别与冷水罐222连通。在本技术中,冷水罐222中的水能够对一级冷源31进行冷却,即与一级冷源31进行换热,而冷却水在被加热后进入到热水罐221,热水罐221中的水则能够通过开式冷却塔或者闭式冷却塔进行冷却并重新进入到冷水罐222中。
34.在本技术的一个具体实施例中,冷却水系统20还包括与换热水罐22连接的第一热负荷组件23,第一热负荷组件23包括:环境仓、氟制冷机组、第一盐水换热器中的至少一个;冷冻水系统30包括与换热机构32连接的第二热负荷组件34,第二热负荷组件34包括:风洞空调、配电室空调、第二盐水换热器中的至少一个。
35.具体地,冷却系统还包括:第三出水管路50;第三回水管路51,第三出水管路50的两端分别与开式冷却水塔10和换热机构32连接,第三回水管路51的两端分别与开式冷却水塔10和换热机构32连接;第三阀门52,第三阀门52为多个,第三出水管路50和第三回水管路51上分别设置有至少一个第三阀门52。并且,冷却系统还包括:第四出水管路53;第四回水管路54,第四出水管路53的两端分别与溴化锂机组和换热机构32连接,第四回水管路54的两端分别与溴化锂机组和换热机构32连接;第四阀门55,第四阀门55为多个,第四出水管路53和第四回水管路54上分别设置有至少一个第四阀门55。同时,换热机构32包括分水器321和集水器322,分水器321和集水器322分别与二级冷源33连接;连通管路323,分水器321和集水器322通过连通管路323连接,且第三出水管路50、第三回水管路51、第四出水管路53、第四回水管路54分别与连通管路323连接。换热机构32还包括:第五阀门324,第五阀门324设置在连通管路323上,且第五阀门324位于第三出水管路50与连通管路323连接的位置和第三回水管路51与连通管路323连接的位置之间;第六阀门325,第六阀门325设置在连通管路323上,且第六阀门325位于第四出水管路53与连通管路323连接的位置和第四回水管路54与连通管路323连接的位置之间。在本技术中,分水器321中的水能够对二级冷源33进行冷却,即与二级冷源33进行换热,而冷却水在被加热后进入到集水器322,集水器322中的水则能够通过开式冷却塔或者溴化锂机组进行冷却并重新进入到冷水罐222中。
36.优选地,第三回水管路51与连通管路323连接的位置相对第三出水管路50与连通
管路323连接的位置靠近集水器322,第四回水管路54与连通管路323连接的位置相对第四出水管路53与连通管路323连接的位置靠近集水器322,第三出水管路50与连通管路323连接的位置相对第四回水管路54与连通管路323连接的位置靠近集水器322。
37.优选地,本技术中的第一回水管路41、第一出水管路40、第二回水管路44、第二出水管路43、第三回水管路51、第三出水管路50、第四回水管路54、第四出水管路53、连通管路323、一级冷源31与热水罐221和冷水罐222连接的管路、二级冷源33与集水器322和分水器321连接的管路上分别设置有管路过滤器和冷却水泵60。当然,在二级冷源33与集水器322和分水器321连接的管路上也可以不设置冷却水泵。
38.可选地,本技术中的第一阀门42、第二阀门45、第三阀门52、第四阀门55、第五阀门324、第六阀门325均为电动调节阀。
39.在本技术的一个具体实施例中,冷却系统还包括设置在室外的干湿球温度传感器以及plc自控系统。并且,在本实施例中根据室外不同的干湿球温度范围,分为3个不同环境域,针对不同环境域进行分组并通过plc自控系统对第一阀门42、第二阀门45、第三阀门52、第四阀门55、第五阀门324、第六阀门325调控。调控的模式有三种。
40.第一种为常规冷却模式:当室外干球温度≥12.8℃湿球温度≥2℃时,闭式冷却水塔21运行,开式冷却水塔10关闭,溴化锂机组运行,第二阀门45、第四阀门55、第五阀门324开启,第一阀门42、第三阀门52、第六阀门325关闭。
41.第二种为预冷却模式:当室外干球温度<12.8℃湿球温度≥2℃时,闭式冷却水塔21运行,开式冷却水塔10运行,溴化锂机组运行,第二阀门45、第三阀门52、第四阀门55开启,第一阀门42、第五阀门324、第六阀门325关闭。
42.第三种为自由冷却模式:当室外干球温度<2℃时,闭式冷却水塔21关闭,开式冷却水塔10运行,溴化锂机组关闭,第一阀门42、第三阀门52、第六阀门325开启,第二阀门45、第四阀门55、第五阀门324关闭。当系统水温降至5.5℃时,第五阀门324开启并且第三阀门52关闭开式冷却塔停止运行,系统水温升至7℃时,第三阀门52开启第五阀门324关闭,开式冷却塔重新启动。
43.在预冷模式中,开式冷却水塔10和溴化锂机组同时运行能够保证冷冻水系统的稳定运行。或者说,此种模式下当溴化锂机组出现故障时,也不会影响冷冻水系统的运行。
44.而在自由冷却模式中,使用开式冷却水塔10代替溴化锂机组,能够有效地节省蒸汽热能和电能。并且,随着外界环境温度与回水温度差的变化而变化,温差越大,能效比越大,节能效果越明显,实现节能低耗的效果。同时还有效地避免了闭式冷却水塔冬季运行存在的盘管冻裂问题,使风洞模拟试验能在冬季顺利进行,安全稳定。
45.而当室外湿球温度在临界点温度值左右跳动时,系统模式频繁切换影响正常运行,3分钟内模式连续变化三次,模式将自动锁定在当前模式下,并提示操作人员手动干预运行。
46.当然,本技术中的冷却系统也存在检修模式,如需在非取暖季节对闭式冷却塔进行检修维保,可由常规冷却模式切换至检修模式,开启开式冷却塔及第一阀门42,关闭闭式冷却塔及第二阀门45,对其进行检修维保作业。
47.从以上的描述中,可以看出,本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果:
48.1、解决了现有技术中冷却系统稳定性差,能耗高等问题,实现系了统节能高效安
全运行;
49.2、增加开式冷塔作为冷源,有效的避免了闭式冷塔冬季运行存在的盘管冻裂问题,使风洞模拟试验能在冬季顺利进行,安全稳定;
50.3、开式冷塔代替溴化锂机组作为冷源,节省蒸汽热能及电能。
51.显然,上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
52.需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
53.需要说明的是,本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
54.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
再多了解一些

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