[發明專利]一種汽車空調換熱器散熱性能穩定性檢測的裝置和方法

無效

• 申請號: 201110219228.6
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102359976A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 唐任仲;金伶;唐文東;侯四宏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

1.一種汽車空調換熱器散熱性能穩定性檢測的裝置，其特征在于：包括恒溫水箱(1)、水量調節閥(2)、耐高溫安全水泵(3)、流量計(4)、風扇(6)、多個溫度傳感器(7)、數據采集系統(9)、數據處理中心(10)和顯示器(11)；恒溫水箱(1)經水量調節閥(2)與耐高溫安全水泵(3)的進水口相連，恒溫水箱(1)與換熱器(8)出口端相連；耐高溫安全水泵(3)的出水口經流量計(4)與換熱器進口端相連；多個溫度傳感器分別放置在換熱器(8)進出口端和迎風面正前與正后方即進氣面與出氣面，流量計(4)和溫度傳感器(7)通過數據線與數據采集系統(9)相連；數據采集系統(9)經數據處理中心(10)接顯示器(11)；風扇(6)放置在換熱器(8)迎風面的正前方；恒溫水箱(1)、耐高溫安全水泵(3)、流量計(4)、風扇(6)、數據采集系統(9)、數據處理中心(10)和顯示器(11)均接交流電源。

2.根據權利要求1所述的一種汽車空調換熱器散熱性能穩定性檢測的裝置，其特征在于：所述的耐高溫安全水泵(3)的介質溫度范圍為0℃～110℃，最大揚程大于等于30m。

3.根據權利要求1所述的一種汽車空調換熱器散熱性能穩定性檢測的裝置，其特征在于：所述的溫度傳感器(7)為八個，一個設置在換熱器進口端，一個設置在換熱器出口端，三個設置在換熱器迎風面正前方即進氣面，三個設置在換熱器迎風面正后方即出氣面。

4.根據權利要求1所述的一種汽車空調換熱器散熱性能穩定性檢測的裝置，其特征在于：所述的溫度傳感器(7)為熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器或IC溫度傳感器，測溫范圍為0℃～110℃。

5.根據權利要求1所述的一種汽車空調換熱器散熱性能穩定性檢測的裝置，其特征在于：所述的流量計(4)為渦輪流量計、電磁流量計或超聲波流量計。

6.根據權利要求1所述裝置的一種汽車空調換熱器散熱性能穩定性檢測的方法，其特征在于它包括以下幾個步驟：

1)將換熱器垂直放置，八個溫度傳感器，一個設置在換熱器進口端，一個設置在換熱器出口端，三個設置在換熱器迎風面正前方即進氣面，三個設置在換熱器迎風面正后方即出氣面；

2)開啟恒溫水箱，設定溫度為60℃～80℃；

3)打開水量調節閥，開啟耐高溫安全水泵，水從恒溫水箱流經水量調節閥、耐高溫安全水泵、流量計、換熱器回到恒溫水箱；

4)風扇安裝在換熱器迎風面正前方，開啟風扇加速散熱；

5)八個溫度傳感器和流量計通過數據線與數據采集系統相連，數據采集系統和數據處理中心通過數據線相連，開啟數據采集系統與數據處理中心，設置溫度傳感器與流量計數據采集時間間隔為10秒；

6)待水溫和水流量穩定后，通過數據處理中心發出指令開始采集數據；

7)數據處理中心根據數據采集系統采集到的換熱器進口端水流量，進口端水溫，出口端水溫，進氣面溫度，出氣面溫度和被測換熱器的散熱面積計算得出傳熱系數；

設測得某時刻換熱器進口端水流量為V(m³/s)，進口端水溫為t₁(℃)，出口端水溫為t₂(℃)，進氣面三個點的溫度為t₃₁(℃)、t₃₂(℃)、t₃₃(℃)，出氣面三個點的溫度為t₄₁(℃)、t₄₂(℃)、t₄₃(℃)。

換熱器進出口端水的溫差為Δt(℃)

Δt＝t₁-t₂

換熱器進氣面平均溫度為t₃(℃)

t3=t31+t32+t333]]>

換熱器出氣面平均溫度為t₄(℃)

t4=t41+t42+t433]]>

空氣與水的平均對數溫差為Δt_m(℃)

Δtm=(t1-t2)-(t2-t4)lnl1-l3l2-l4]]>

設水的比熱為c[J/Kg·℃]，水的密度為ρ(Kg/m³)，則該時刻流過換熱器的水的質量流量為M(kg/s)

M＝ρV

該時刻水放出的熱量為Q_水(W)，

Q_水＝cMΔt＝cpVΔt

設換熱器的傳熱系數為K[W/(m²·℃)]，傳熱面積為A(m²)，則該時刻換熱器帶走的熱量為Q_換熱器(W)

Q_換熱器＝KAΔt_m

根據能量守恒定律，

Q_換熱器＝Q_水

將各式代入上面的等式，得到

KAΔt_m＝cρVΔt

整理得到K的計算公式：

K=3cρV(t1-t2)ln3t1-t31-t32-t333t2-t41-t42-t43A(3t1+t41+t42+t43-3t2-t31-t32-t33)]]>

將測得的V、t₁、t₂、t₃₁、t₃₂、t₃₃、t₄₁、t₄₂、t₄₃，計算得到的A和常量c、ρ代入上式就可以得到K值；

8)數據處理中心根據計算得出的傳熱系數繪出質量控制圖，當傳熱系數超出上限或者低于下限時，系統發出警報；

設時刻T_i采集到的數據計算得到的傳熱系數為K_i(i＝1，2，3，…，n)，K_i的平均值為

K‾=Σi=1nKin]]>

K_i的標準偏差為S

S=Σi=1n(Ki-K‾)2n]]>

根據X控制圖，可以得出：

控制中心線

控制上限UCL=K‾+3S]]>

控制下限LCL=K‾-3S]]>

當有K值超出UCL或者低于LCL時，系統發出警報，表明換熱器散熱性能已處于非統計控制狀態，即散熱器散熱性能出現不穩定情況。