[發明專利]應用于環境風洞的多冷源聯合制冷系統

在審

• 申請號: 202211029857.7
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115523676A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 王瑞祥;晏碩;程利峰;程益恒;康永泰;王盛楠
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: F25B25/00
• 分類號: F25B25/00;F25B29/00;F25B41/20;F25B41/30;F25B41/40;F25B49/00;G01M9/04
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 張立君

本發明公開了一種應用于環境風洞的多冷源聯合制冷系統，包括：主循環管路，主循環管路與環境風洞內的換熱器連通，主循環管路內設有冷卻工質；多個制冷機，多個制冷機并聯設置并分別與主循環管路連接，多個制冷機分別針對不同的溫度范圍進行制冷；PID控制單元，PID控制單元用于根據環境風洞的實時溫度開啟對應溫度范圍的制冷機對環境風洞進行制冷，直到環境風洞內的溫度達到設定的目標溫度。本發明能夠使風洞在各個溫度范圍內都有對應的制冷機，并輸出最大制冷量，從而精準匹配不同溫度下不同制冷量的試驗需求。

技術領域

本發明屬于低速環境風洞溫度控制技術領域，更具體地，涉及一種應用于環境風洞的多冷源聯合制冷系統。

背景技術

低速環境風洞的主要功能之一是為試驗件提供合適的環境溫度，用于模擬試驗件實際所處環境，從而測試試驗件相關性能，比較常見的是模擬低溫下試驗件的抗寒能力和高溫時試驗件的散熱性能，而所模擬的環境也因試驗件的需求而各不相同。以自然環境為基礎，一般溫度范圍在-30℃～40℃，考慮到極端氣候環境則可以拓展到-50～70℃。

對于傳統的低速環境風洞而言，通常采用的方法為配置兩臺制冷機，制冷機的制冷原理類似于空調，核心設備由蒸發器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥組成，受壓縮機壓差限制，單臺制冷機無法兼顧全部溫度范圍，因此一般風洞采用一臺制冷機用于低溫制冷，另一臺用于常溫制冷，兩臺制冷機在各自溫度范圍內單獨運行為風洞供冷。該類制冷機受COP(制冷能效)的限制，即同樣功率的壓縮機，溫度越低則制冷量越少，如在-40℃時的制冷量僅為在0℃時制冷量的1/4，導致溫控系統為環境風洞提供的冷量與環境溫度非線性正相關。對于一些軍用或特種試驗件而言，需要在任何環境下維持最大功率負荷，需要風洞在任何溫度下保持最大供冷量，這是單臺制冷機無法做到的。因此，現有制冷系統限制了風洞的性能，無法根據試驗需求精準匹配冷量或熱量。

發明內容

本發明的目的是提出一種應用于環境風洞的多冷源聯合制冷系統，能夠使風洞在各個溫度范圍內都有對應的制冷機，并輸出最大制冷量，從而精準匹配不同溫度下不同制冷量的試驗需求，并使風洞快速進行升降溫。

為實現上述目的，本發明提出了一種應用于環境風洞的多冷源聯合制冷系統，包括：

主循環管路，所述主循環管路與環境風洞內的換熱器連通，所述主循環管路內設有冷卻工質；

多個制冷機，多個所述制冷機并聯設置并分別與所述主循環管路連接，多個所述制冷機分別針對不同的溫度范圍進行制冷；

PID控制單元，所述PID控制單元用于根據所述環境風洞的實時溫度開啟對應溫度范圍的制冷機對所述環境風洞進行制冷，直到所述環境風洞內的溫度達到設定的目標溫度。

可選地，還包括自然冷卻塔，所述主循環管路包括入流主管路和回流主管路，所述入流主管路的一端與設置于環境風洞內的換熱器的工質入口連接，所述入流主管路的另一端與所述自然冷卻塔的工質出口端連接；所述回流管路的一端與所述換熱器的工質出口連接，所述回流管路的另一端與所述自然冷卻塔的工質入口端連接；

當所述環境風洞的回流溫度高于所述制冷機能夠制冷的溫度時，所述PID控制單元控制所述自然冷卻塔接入所述主循環管路對所述環境風洞進行制冷；

當所述環境風洞的回流溫度降至多個所述制冷機中制冷溫度范圍最高的制冷機的制冷溫度范圍時，所述PID控制單元控制所述自然冷卻塔與所述主循環管路斷開，并控制制冷溫度范圍最高的制冷機接入所述主循環管路對所述環境風洞進行制冷；

當所述環境風洞的回流溫度低于制冷溫度范圍最高的制冷機的制冷溫度范圍下限時，所述PID控制單元控制制冷溫度范圍最高的制冷機與所述主循環管路斷開，并控制制冷溫度范圍次高的制冷機接入所述主循環管路對所述環境風洞進行制冷，依次類推，直到所述環境風洞達到所述目標溫度。