柴增輝，陳 熙，陸婷婷，劉宇軒

(合肥通用機(jī)械研究院，安徽 合肥 230088)

近年來，我國冷鏈物流行業(yè)取得了蓬勃的發(fā)展。隨著人們物質(zhì)需求不斷的提高，冷藏運輸?shù)囊赘浳锊辉倬窒抻诶鋬鍪称?冷凍肉類、水產(chǎn)品)，新鮮水果、蔬菜，乳制品、糕點、保健食品等也占有相當(dāng)大的比例。運輸對象的不同導(dǎo)致冷藏運輸車功能的不同，冬季，尤其在東北等嚴(yán)寒地區(qū)，新鮮水果、蔬菜、乳制品、糕點運輸過程中，不是冷凍保鮮而是防止貨物凍結(jié)，制冷制熱雙溫機(jī)組應(yīng)運而生。目前，現(xiàn)有的性能試驗裝置主要集中測試?yán)鋬鰴C(jī)的制冷能力，而忽略了對機(jī)組制熱性能的測試。為滿足機(jī)組廠家需求，開發(fā)了本套兼具制冷、制熱性能測試的試驗裝置。

1 試驗裝置設(shè)計

1.1 試驗裝置設(shè)計依據(jù)

冷藏運輸車制冷(制熱)機(jī)組性能測試參考的標(biāo)準(zhǔn)主要有三個：一是AHRI 1110-2013 《Performance Rating of Mechanical Transport Refrigeration Units》，二是JIS B 8614-2007《輸送用機(jī)械式冷凍ユニット-冷凍能力試験方法》，三是GB/T 21145-2007《運輸用制冷機(jī)組》，三個標(biāo)準(zhǔn)均對制冷機(jī)組的制冷性能測試規(guī)定了工況要求，如表1所示。標(biāo)準(zhǔn)未對機(jī)組制熱性能測試試驗工況及試驗方法進(jìn)行規(guī)定，在試驗裝置設(shè)計階段，根據(jù)機(jī)組廠家需求，對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的制冷試驗方法進(jìn)行優(yōu)化，試驗裝置同時能夠滿足表2列出的制熱試驗工況要求。

表1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的制冷性能試驗名義工況

表2 制熱試驗工況

1.2 試驗裝置系統(tǒng)設(shè)計

試驗裝置測試系統(tǒng)主要由恒溫室、標(biāo)定室、標(biāo)定室內(nèi)平衡組件三部分組成，如圖1所示。

圖1 試驗裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

恒溫室由150cm厚聚氨酯庫板搭建而成，配置空氣處理系統(tǒng)對室溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)-30～50℃調(diào)節(jié)控制。標(biāo)定室參照冷藏箱尺寸，由150cm厚聚氨酯板拼接，被試機(jī)安裝口處預(yù)埋槽鋼加固，保證被試機(jī)安裝強度。被試機(jī)平衡組件系統(tǒng)風(fēng)機(jī)盤管組件、電加熱、循環(huán)風(fēng)機(jī)等均可拆卸及更換，根據(jù)試驗類型選擇試驗設(shè)備，機(jī)組制冷性能試驗時，拆除風(fēng)機(jī)盤管組件，保留電加熱及循環(huán)風(fēng)機(jī)，依據(jù)電加熱及循環(huán)風(fēng)機(jī)輸入功率計算被試機(jī)組制冷量；機(jī)組制熱性能試驗時，更換風(fēng)機(jī)盤管組件，依據(jù)風(fēng)機(jī)盤管輸入冷量及風(fēng)機(jī)輸入功率計算被試機(jī)組制熱量。

1.3 試驗裝置測控系統(tǒng)設(shè)計

1.3.1 試驗裝置傳感器信息及布置

試驗裝置除布置了試驗工況監(jiān)測所必須的流量、溫度、功率測點外，同時布置了用以監(jiān)測機(jī)組使用側(cè)進(jìn)出風(fēng)溫度、熱源側(cè)進(jìn)出風(fēng)溫度、機(jī)組排煙溫度、機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)部冷媒壓力等所需的溫度、壓力傳感器，方便廠家了解機(jī)組運行情況，詳見表3。

標(biāo)定室內(nèi)、外溫度點的布置位置各標(biāo)準(zhǔn)有不同的要求，試驗裝置依據(jù)要求最為嚴(yán)格的JIS B 8614-2007《輸送用機(jī)械式冷凍ユニット-冷凍能力試験方法》的規(guī)定，溫度傳感器均采用Pt100鉑電阻，布置詳見圖2。

圖2 標(biāo)定箱內(nèi)溫度測點布置示意圖

圖2中測點位置的定位邊線室外以箱體外棱線為依據(jù)，室內(nèi)以箱體內(nèi)棱線為依據(jù)。

試驗裝置除布置了試驗工況監(jiān)測所必須的流量、溫度、功率測點外，同時布置了用以監(jiān)測機(jī)組使用側(cè)進(jìn)出風(fēng)溫度、熱源側(cè)進(jìn)出風(fēng)溫度、機(jī)組排煙溫度、機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)部冷媒壓力等所需的溫度、壓力傳感器，方便廠家了解機(jī)組運行情況。

1.3.2 電控系統(tǒng)設(shè)計

測點信息分別通過溫度傳感器、壓力傳感器、流量計、密度計分別輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器和數(shù)字調(diào)節(jié)表。數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)通過GPIB接口傳入計算機(jī)，計算機(jī)軟件對這些測點信息進(jìn)行記錄，判斷工況是否符合設(shè)定工況，并進(jìn)行機(jī)組制熱量或制冷量的計算。

數(shù)字調(diào)節(jié)表輸出RS485信號，通過RS485to RS232轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為RS232信號，與計算機(jī)進(jìn)行通信，通過計算機(jī)軟件可以查看數(shù)字調(diào)節(jié)表信息，并控制數(shù)字調(diào)節(jié)表[4]。計算機(jī)通過RS232信號與PLC通信，控制相應(yīng)的電加熱調(diào)功器、水泵變頻器、三通調(diào)節(jié)閥等設(shè)備的開關(guān)，同時通過數(shù)字調(diào)節(jié)表控制它們的輸出百分比。

圖3 試驗裝置電氣控制流程圖

2 試驗裝置的應(yīng)用

2.1 漏熱系數(shù)標(biāo)定試驗

設(shè)定標(biāo)定室內(nèi)溫度為49℃，室外溫度為4℃(注：GB/T 21145-2007《運輸用制冷機(jī)組》要求標(biāo)定室內(nèi)外溫差不得低于20℃)。工況穩(wěn)定后，確保箱內(nèi)12點溫度，箱外12點溫度值偏差均在±2℃范圍內(nèi)，調(diào)出標(biāo)定室內(nèi)電加熱、循環(huán)風(fēng)機(jī)輸入功率曲線，直到功率曲線趨于水平，記錄數(shù)據(jù)。

依據(jù)式(1)計算箱體漏熱系數(shù)：

(1)

式中：

Uc—漏熱系數(shù)，W/℃；

W1—電加熱平均輸入功率，W;

W2—風(fēng)機(jī)功率,W;

Tci—標(biāo)定室內(nèi)平均溫度,℃;

Tco—標(biāo)定室外平均溫度,℃;

2.2 機(jī)組制冷量性能試驗

標(biāo)定室內(nèi)安裝平衡電加熱及循環(huán)風(fēng)機(jī)。設(shè)定試驗工況，依次開啟恒溫室空氣處理機(jī)組循環(huán)風(fēng)機(jī)，電加熱，冷卻塔風(fēng)機(jī)、壓縮冷凝機(jī)組冷卻水泵，壓縮冷凝機(jī)組壓縮機(jī)，標(biāo)定室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，標(biāo)定室內(nèi)平衡電加熱等設(shè)備，待工況接近試驗?zāi)繕?biāo)值，開啟被試機(jī)。工況穩(wěn)定，確保標(biāo)定室內(nèi)外溫度測試值滿足標(biāo)準(zhǔn)偏差要求，觀察標(biāo)定室內(nèi)電加熱及循環(huán)風(fēng)機(jī)輸入功率曲線，直到曲線趨于直線，開始記錄數(shù)據(jù)。

表3 試驗裝置測點信息

依據(jù)式(2)計算機(jī)組制冷量：

Qn=W1+W2+UC(Tco-Tci)

(2)

式中：

Qn—被試機(jī)組的制冷量,W;

其它同上。

2.3 機(jī)組制熱量性能試驗

標(biāo)定室內(nèi)更換風(fēng)機(jī)盤管組件，開啟軟件，進(jìn)入制熱工況界面，溶液密度根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的溶液情況輸入溶液體積濃度值，設(shè)定標(biāo)定室內(nèi)、外溫度、恒溫水箱溫度、流量目標(biāo)值，依次開啟恒溫室空氣處理機(jī)組循環(huán)風(fēng)機(jī)、電加熱、冷卻塔風(fēng)機(jī)、壓縮冷凝機(jī)組冷卻水泵、壓縮冷凝機(jī)組壓縮機(jī)，標(biāo)定室內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，冷媒水泵，待標(biāo)定室內(nèi)外溫度接近設(shè)定值后，開啟被試機(jī)組。室內(nèi)外溫度達(dá)到工況要求，調(diào)出風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組換熱量曲線，待曲線趨于水平，可確定標(biāo)定室箱體熱流趨于穩(wěn)定，開始記錄數(shù)據(jù)，依據(jù)式(3)計算機(jī)組制熱量：

Qnh=Ws′-W2+UC(Tci-Tco)

(3)

式中：

Qnh—被試機(jī)組的制熱量,W;

Ws′ —風(fēng)機(jī)盤管溶液側(cè)換熱量，W；依據(jù)式(4)計算得出：

(4)

式中：

L—溶液體積流量,m3/h;

to—溶液出口溫度,℃；

ti—溶液進(jìn)口溫度，℃；

ρ—溶液密度，kg/m3；

C—溶液比熱,J/kg·℃，依據(jù)體積濃度、進(jìn)、出口溫度計算值。

3 結(jié)論

本文論述的冷藏運輸車制冷(制熱)機(jī)組性能試驗裝置已在廠家投入使用。測試結(jié)果表明，本試驗裝置滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，尤其對機(jī)組制熱量性能測試是對單一檢測制冷性能試驗裝置的一個重要補充，試驗裝置能夠?qū)υ囼炦^程的測點信息進(jìn)行監(jiān)測、記錄，測試結(jié)果準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)：

[1]AHRI1110-2013PerformanceRatingofMechanicalTransportRefrigerationUnits[S].

[2]JISB8614-2007輸送用機(jī)械式冷凍ユニット-冷凍能力試験方法[S].

[3]GB/T21145-2007運輸用制冷機(jī)組[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008．

[4]王雷等，制冷空調(diào)產(chǎn)品性能測試軟件的研究[J].制冷與空調(diào)，2007,7(3)：40-43.