一种相变蓄冷设备的性能测试系统、性能测试方法与流程

1.本发明涉及相变蓄冷设备的性能测试技术领域，尤其是一种相变蓄冷设备的性能测试系统、性能测试方法。

背景技术：

2.水果蔬菜、肉禽蛋品、海鲜水产、花卉植物等的低温保鲜配送需求持续扩张；除了生鲜运送，各类疫苗、血液制品、生物药品等的医疗冷运也是冷链物流的另一大需求点。我国冷链运输主要以公路运输为主，目前市场上绝大部分冷链运输车辆仍采用配置制冷机组的方式维持货厢内温度，该种制冷方式油耗高，汽车尾气排放量大，增加大气污染，而蓄冷式制冷方式无需在运输车辆上配置制冷机组，无废气产生，同时可利用谷时电价蓄冷。蓄冷式冷链运输车中最关键的是置于车厢顶部的蓄冷设备，在车辆执行运输任务前对蓄冷设备进行充冷，充冷结束后车辆执行运输任务，车辆执行运输任务过程中，蓄冷设备吸收车辆货厢内物品产生的热量，使车厢内环境温度维持恒定。
3.因此，冷链运输车辆中配置的蓄冷设备，作为冷链运输过程中的热量交换设备，其热工性能需要测试验证。

技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种相变蓄冷设备的性能测试系统，用于对相变蓄冷设备的热工性能进行测试验证。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：
6.一种相变蓄冷设备的性能测试方法，包括以下步骤：
7.s1，将相变蓄冷设备固定在容器顶部，将电加热带铺设在容器底部；
8.s2，对相变蓄冷设备进行放冷：
9.若对相变蓄冷设备进行静态放冷，则启动容器底部铺设的电加热带，相变蓄冷设备内部相变材料吸收电加热带的热量发生熔化，通过监测相变蓄冷设备内部的若干个温度传感器数据，得到相变蓄冷设备在静态放冷下内部相变材料熔化过程中的温度；
10.若对相变蓄冷设备进行动态放冷，则将容器放置于运动平台上，并根据试验要求设定运动平台的加速度大小及方向，容器跟随运动平台进行运动，同时启动容器底部铺设的电加热带，相变蓄冷设备内部相变材料吸收电加热带的热量发生熔化，通过监测相变蓄冷设备内部的若干个温度传感器数据，得到相变蓄冷设备在动态放冷下内部相变材料熔化过程中的温度；
11.s3，利用相变蓄冷设备内的温度传感器判断是否放冷完成，若各温度传感器显示值均高于相变材料熔化点温度值，则表示相变蓄冷设备内部相变材料已完全熔化，即放冷完成。
12.优选的，利用相变蓄冷设备内部液相相变材料的平均温度tm，计算相变蓄冷设备内部相变材料熔化过程中的液相自然对流换热系数h：
[0013][0014]
式中：q为电加热带的输出功率，单位为w/m2；tw为相变蓄冷设备的传热面温度，单位为℃，tm为变蓄冷设备内部液相相变材料的平均温度，单位为℃。
[0015]
优选的，在相变蓄冷设备的底部设置传热面温度tw的温度测点。
[0016]
优选的，所述容器的外壁面设置有保温措施；所述运动平台为六自由度运动平台。
[0017]
本发明还提供了一种相变蓄冷设备的性能测试系统，包括：容器，放置于容器中的相变蓄冷设备和电加热带，用于放置容器的运动平台。
[0018]
优选的，所述相变蓄冷设备内部设置有若干个温度传感器。
[0019]
所述相变蓄冷设备内包括：载冷剂流道、相变材料贮存空间；
[0020]
所述载冷剂流道在相变蓄冷设备内呈多回程流道；
[0021]
所述相变材料贮存空间为相变蓄冷设备内除载冷剂流道以外的空间，即相变材料贮存空间由载冷剂流道和相变蓄冷设备的壳体构成；
[0022]
所述相变材料贮存空间中在载冷剂流道之间、载冷剂流道与壳体之间连接有波纹板；所述波纹板之间通过连接板固定连接。
[0023]
优选的，所述载冷剂流道由若干根中间集液管和若干根传热管依次首尾相连构成，在相变蓄冷设备内呈弯折状多回程流道；其中，传热管的出液端与中间集液管的进液端相连通，中间集液管的出液端与下一根传热管的进液端相连通，该下一根传热管的出液端与下一根中间集液管的进液端相连通。
[0024]
优选的，所述传热管内沿载冷剂流动方向设置有若干个平行通道。
[0025]
优选的，所述连接板上开设有若干个通孔，用于将波纹板与连接板之间形成的蜂窝状贮存空间相连通。
[0026]
本发明的优点在于：
[0027]
(1)本发明能够模拟相变蓄冷设备在货厢内的放冷过程，利用容器模拟货厢环境，容器底部铺设电加热带，利用电加热带作为模拟热源，且电加热带的发热功率可由货厢内物品散热量等效转换得到并进行调节。
[0028]
(2)本发明通过设定六自由度运动平台的加速度大小及方向，可以模拟公路运输的车辆启动、加速、减速、停车过程中相变蓄冷设备内的热响应情况，以及可以模拟船运的船体晃荡过程中相变蓄冷设备内的热响应情况。
[0029]
(3)本发明在相变蓄冷设备内部设置多个温度测点，用于监测其内部温度场分布情况，进一步地，通过温度判断放冷过程是否结束。
[0030]
(4)本发明在容器外壁面设置保温措施，减少外界与相变蓄冷设备间的热量传递。
[0031]
(5)相变蓄冷设备的传热面与货厢内热源进行热量交换，传热面的有效换热面积对货厢内温度的维持至关重要，相变蓄冷设备内部相变材料熔化过程中，相变材料已融化的流体为自然对流，液相自然对流换热系数影响相变蓄冷设备有效传热面积的计算。本发明通过在相变蓄冷设备的传热面设置温度测点测量传热面温度，并结合所监测相变蓄冷设备内部相变材料熔化过程中的温度，计算得到相变蓄冷设备内部相变材料熔化过程中的液相自然对流换热系数，从而有利于相变蓄冷设备有效传热面积的精确计算，有利于相变蓄冷设备的热工性能测试。
内的热响应情况。
[0048]
实施例二、
[0049]
由图2所示，一种相变蓄冷设备的性能测试方法，包括以下步骤：
[0050]
s1，相变蓄冷设备1的组装，在相变蓄冷设备1中设置若干个温度传感器；
[0051]
s2，对相变蓄冷设备1进行放冷；
[0052]
若对相变蓄冷设备1进行静态放冷测试，则启动容器22底部铺设的电加热带23，电加热带23输出发热功率依据货厢内物品散热量等效转换得到并调节；相变蓄冷设备1内部相变材料吸收电加热带23的热量发生熔化，通过监测相变蓄冷设备1内部的多个温度传感器，可以得到相变蓄冷设备1在静态放冷下内部相变材料熔化过程中的温度分布情况；
[0053]
若对相变蓄冷设备1进行动态放冷测试，则将容器22放置于运动平台24 上，根据试验要求设定运动平台24的加速度大小及方向，如模拟公路运输中车辆启动、加速、减速、停车过程的相变蓄冷设备1内的热响应情况，以及模拟船运中船体晃荡过程的相变蓄冷设备1内的热响应情况，容器22跟随运动平台 24进行运动，同时，启动容器22底部铺设的电加热带23，电加热带23输出发热功率依据货厢内物品散热量等效转换得到并调节；相变蓄冷设备1内部相变材料吸收电加热带23的热量发生熔化，通过监测相变蓄冷设备1内部的多个温度传感器，可以得到相变蓄冷设备1在动态放冷下内部相变材料熔化过程中的温度分布情况；
[0054]
其中，静态放冷是指容器处于静态，动态放冷是指容器处于动态；
[0055]
s3，利用相变蓄冷设备1内的温度传感器判断是否放冷完成，若各温度传感器显示值均高于相变材料熔化点温度值，则表示相变蓄冷设备1内部相变材料已完全熔化，即放冷完成。
[0056]
s4，相变蓄冷设备1的传热面与货厢内热源进行热量交换，传热面的有效换热面积对货厢内温度的维持至关重要，相变蓄冷设备1内部相变材料熔化过程中，相变材料已融化的流体为自然对流，液相自然对流换热系数h影响相变蓄冷设备1有效传热面积的计算，因此，本发明利用相变蓄冷设备1内部液相相变材料的平均温度tm，计算相变蓄冷设备1内部相变材料熔化过程中的液相自然对流换热系数h，从而有利于相变蓄冷设备1有效传热面积的精确计算。
[0057]
相变蓄冷设备1内部相变材料熔化过程中的液相自然对流换热系数h计算公式如下所示：
[0058][0059]
式中：q为电加热带23的输出功率，单位为w/m2；tw为相变蓄冷设备1的传热面温度，单位为℃，本实施例中，传热面温度tw的温度测点设置在相变蓄冷设备的底部；tm为变蓄冷设备1内部液相相变材料的平均温度，单位为℃，本实施例中，tm的取值可采用相变蓄冷设备1内设置多个温度传感器所采集温度的平均值。
[0060]
实施例三、
[0061]
由图3a、3b、3c所示，一种相变蓄冷设备，包括载冷剂流道、相变材料贮存空间；所述载冷剂流道在相变蓄冷设备内呈多回程流道；所述相变材料贮存空间为相变蓄冷设备内除载冷剂流道以外的空间，即相变材料贮存空间由载冷剂流道和相变蓄冷设备的壳体构
成；所述相变材料贮存空间中在载冷剂流道之间、载冷剂流道与壳体之间连接有波纹板，所述波纹板之间通过连接板固定连接；
[0062]
载冷剂流道包含进口接管1-1、集液管、传热管1-3、出口接管1-7。
[0063]
载冷剂通过进口接管1-1从外部管道进入相变蓄冷设备1内，通过出口接管1-7从相变蓄冷设备1内流出至外部管道。
[0064]
所述集液管均为矩形管，包含进口集液管1-2a、中间集液管1-2b、出口集液管1-2c；进口集液管1-2a进液端与进口接管1-1连通，进口集液管1-2a出液端与传热管1-3进液端连通，传热管1-3出液端与中间集液管1-2b进液端连通，中间集液管1-2b出液端与下一根传热管1-3进液端连通，下一根传热管1-3 出液端与下一根中间集液管1-2b进液端连通，最后一根传热管1-3出液端与出口集液管1-2c进液端连通，出口集液管1-2c出液端与出口接管1-7连通；载冷剂通道在相变蓄冷设备1内呈弯折状多回程流路。
[0065]
所述传热管1-3为长方体，内部含有若干个平行通道，所述平行通道轴线与载冷剂流动方向一致，所述若干个平行通道横截面可以是圆形、长圆形、矩形、正方形等。
[0066]
相变材料贮存空间由集液管、传热管1-3、波纹板、连接板、外框板组成。
[0067]
所述波纹板包含焊接在传热管1-3与外框板1-6b间的波纹板1-4a和焊接在两相邻传热管1-3间的波纹板1-4b。
[0068]
所述连接板包含焊接在相邻波纹板1-4a间、1-4b间的连接板1-5a、1-5b 和焊接在波纹板1-4b与中间集液管1-2b间的连接板1-5c；由图5所示，连接板上开若干个小孔，小孔截面可以是正方形、矩形、圆形、椭圆形等各种形状。
[0069]
所述外框板包含板1-6a、板1-6b、板1-6c、板1-6d、板1-6e；板1-6c上开孔，开孔处外壁分别与进口接管1-1、出口接管1-7连接，开孔处内壁分别与进口集液管1-2a、出口集液管1-2c连接；板1-6e外壁上有若干个肋片。
[0070]
本实施例中，该相变蓄冷设备1置于货厢顶部，外框板1-6d与车厢顶部连接，外框板1-6e位于货物上方，相变蓄冷设备1与货厢内热源进行热量交换主要集中于外框板1-6e上，即外框板1-6e作为相变蓄冷设备1的传热面。
[0071]
本实施例中，集液管、传热管1-3、波纹板、连接板、外框板形成蜂窝状贮存空间，连接板上的开孔，将相邻蜂窝状空间连通；在热力方面，相变材料导热系数非常低，波纹板与连接板强化了相变材料间的热量传递，缩短充冷时间，在结构方面，波纹板与连接板对传热管、外框板起到加强作用。
[0072]
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

技术特征：

1.一种相变蓄冷设备的性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，将相变蓄冷设备(1)固定在容器(22)顶部，将电加热带(23)铺设在容器(22)底部；s2，对相变蓄冷设备(1)进行放冷：若对相变蓄冷设备(1)进行静态放冷，则启动容器(22)底部铺设的电加热带(23)，相变蓄冷设备(1)内部相变材料吸收电加热带(23)的热量发生熔化，通过监测相变蓄冷设备(1)内部的若干个温度传感器数据，得到相变蓄冷设备(1)在静态放冷下内部相变材料熔化过程中的温度；若对相变蓄冷设备(1)进行动态放冷，则将容器(22)放置于运动平台(24)上，并根据试验要求设定运动平台(24)的加速度大小及方向，容器(22)跟随运动平台(24)进行运动，同时启动容器(22)底部铺设的电加热带(23)，相变蓄冷设备(1)内部相变材料吸收电加热带(23)的热量发生熔化，通过监测相变蓄冷设备(1)内部的若干个温度传感器数据，得到相变蓄冷设备(1)在动态放冷下内部相变材料熔化过程中的温度；s3，利用相变蓄冷设备(1)内的温度传感器判断是否放冷完成，若各温度传感器显示值均高于相变材料熔化点温度值，则表示相变蓄冷设备(1)内部相变材料已完全熔化，即放冷完成。2.根据权利要求1所述的一种相变蓄冷设备的性能测试方法，其特征在于，利用相变蓄冷设备(1)内部液相相变材料的平均温度t
m
，计算相变蓄冷设备(1)内部相变材料熔化过程中的液相自然对流换热系数h：式中：q为电加热带(23)的输出功率，单位为w/m2；t
w
为相变蓄冷设备(1)的传热面温度，单位为℃，t
m
为变蓄冷设备(1)内部液相相变材料的平均温度，单位为℃。3.根据权利要求2所述的一种相变蓄冷设备的性能测试方法，其特征在于，在相变蓄冷设备(1)的底部设置传热面温度t
w
的温度测点。4.根据权利要求1所述的一种相变蓄冷设备的性能测试方法，其特征在于，所述容器(22)的外壁面设置有保温措施；所述运动平台(24)为六自由度运动平台。5.一种相变蓄冷设备的性能测试系统，其特征在于，包括：容器(22)，放置于容器(22)中的相变蓄冷设备(1)和电加热带(23)，用于放置容器(22)的运动平台(24)。6.根据权利要求5所述的一种相变蓄冷设备的性能测试系统，其特征在于，所述相变蓄冷设备(1)内部设置有若干个温度传感器。7.根据权利要求5所述的一种相变蓄冷设备的性能测试系统，其特征在于，所述相变蓄冷设备(1)内包括：载冷剂流道、相变材料贮存空间；所述载冷剂流道在相变蓄冷设备(1)内呈多回程流道；所述相变材料贮存空间为相变蓄冷设备(1)内除载冷剂流道以外的空间，即相变材料贮存空间由载冷剂流道和相变蓄冷设备(1)的壳体构成；所述相变材料贮存空间中在载冷剂流道之间、载冷剂流道与壳体之间连接有波纹板；所述波纹板之间通过连接板固定连接。8.根据权利要求7所述的一种相变蓄冷设备的性能测试系统，其特征在于，所述载冷剂流道由若干根中间集液管(1-2b)和若干根传热管(1-3)依次首尾相连构成，在相变蓄冷设
备(1)内呈弯折状多回程流道；其中，传热管(1-3)的出液端与中间集液管(1-2b)的进液端相连通，中间集液管(1-2b)的出液端与下一根传热管(1-3)的进液端相连通，该下一根传热管(1-3)的出液端与下一根中间集液管(1-2b)的进液端相连通。9.根据权利要求8所述的一种相变蓄冷设备的性能测试系统，其特征在于，所述传热管(1-3)内沿载冷剂流动方向设置有若干个平行通道。10.根据权利要求7所述的一种相变蓄冷设备的性能测试系统，其特征在于，所述连接板上开设有若干个通孔，用于将波纹板与连接板之间形成的蜂窝状贮存空间相连通。

技术总结

本发明公开了一种相变蓄冷设备的性能测试系统、性能测试方法，系统包括容器，放置于容器中的相变蓄冷设备和电加热带，用于放置容器的六自由度运动平台，设置于相变蓄冷设备内部的若干个温度传感器。将相变蓄冷设备固定在容器顶部，利用容器模拟货厢环境；在容器底部铺设电加热带，利用电加热带模拟热源，将容器放置于运动平台上，通过设定运动平台的加速度大小及方向，可以模拟公路运输中车辆启动、加速、减速、停车过程的相变蓄冷设备内的热响应情况，还可以模拟船运中船体晃荡过程的相变蓄冷设备内的热响应情况。本发明能够实现相变蓄冷设备热工性能的测试验证。设备热工性能的测试验证。设备热工性能的测试验证。