为了研究翅片管式热交换器的性能，研究任务组搭建了翅片管式热交换器性能测试实验平台。
该系统采用间接冷量交换，只改变冷藏室的温度，对湿度的影响小，无任何污染，促进了环境保护。维护费用低，投资成本低，能有效降低能耗。它主要由实验冷藏库、制冷循环系统、数据处理系统和自动控制系统组成。在实验冷藏库中，我们需要储备部分天然冰，并将其放置于地下的储冰室内，为夏天工作环境工况的需要奠定基础。当实验冷藏库工作环境需要时，有一部分的天然冰先融化成水，然后顺势流入冰水池，形成冰水混合状态下的冷水。同时，我们利用水泵使冰水从冰水池内的集滤器进入翅片管式热交换器，进行冷量交换，然后冰水经过翅片管式热交换器流回冰水池。此时，储冰室内的天然冰进一步融化成水，如此往复循环，完成制冷循环系统的流程。通过温度传感器测得冷库内的温度，与原先设定的数值进行比较，经过数据处理后传到计算机中，计算机对其数据下达相应命令。根据计算机输出模块的命令，通过继电器进一步推动风机和广一管道泵的运转，使其达到冷藏室内所需温度，实现对农产品的低温保鲜。整个实验系统的运行需要通过四个子系统的相互配合来达到目标。实验台主要包括4个系统：实验冷藏库、制冷循环系统、自动控制系统和数据处理系统叱下面对这4个系统分别做介绍。
一、实验冷藏库
冷藏室是一种冷藏物体的地方，它既可以是果蔬、食品等农副产品的保鲜室，也能是畜、禽舍等房间。冷藏室的四周及上、下两面均为10cm厚的聚氨酯泡沬外加0.5cm的铁皮维护。冷藏室可分为冷藏间和配置间。热交换器放置在冷藏间和配置间之间的间隔墙上，间隔墙的上部有通风口。换热间里的热空气主要是通过冷藏室内上部的通风口流进，经过风机的吹动，把空气送到热交换器前，热交换器对其进行空气冷却，冷却后风通过排风口进入冷藏间。
储冰室位于地下大约0.5m深度，周围采用砖混似结构，并且里面挂有保温苯板。整个储冰室分为上、下两部分。上部为储冰室，主要贮冰，下部为冰水池，中间采用钢混结构加苯板保温，其上部有通水孔，保证储冰室的水靠自身的重力流到储水池。储水池的四壁和底部进行严格的防水和保温处理。
冰水池内放置有集滤器、广一水泵、水管和传感器等。当天气炎热的时候，其中有一部分冰先融化成水，然后流向冰水池，冰水池内的冷水经集滤器、水泵进入翅片管式热交换器，通过冷量交换后，水被排到贮冰室的上表面，靠自重流经冰面最后回到冰水池。当夏季冷量利用时，若冰未溶成水，或者水量不足，不能覆盖水泵，此时将水管接通自来水管，将自来水淋至贮冰室冰的表面，至冰水池。如此循环直至形成o°c的冷水并能完全覆没潜水泵，保持工作运行状态。
二、制冷循环系统
制冷循环系统包括热交换器，进水管，出水管，风机，变频器，三通接头，阀门，转子流量计，翅片管，翅片和支架等。热交换器置于房间的内部或冷藏间。获得储藏系统提供的丰富冷水后，一方面冰水混合物经入水管、水泵、阀门、转子流量计，压力表，出水管进入翅片管式热交换器。环境热空气经变频器控制的风机入口吹向热交换器管束和翅片的表面，经过间接换冷达到冷却空气的目的，紧接着风机把冷风吹进冷藏室或者房间的内部。另一方面冰水流经热交换器后温度升高，由出水管流向冻冰层的表面，通过冻冰层表面的降温冷却后流回冰水池，形成以冰水混合状态为介质的冷水循环。
三、数据处理系统
数据处理系统包括实验数据的测量与采集。
1、实验数据的测量
1、空气进口温度
1、交换器入水温度
采集的数据
2、空气出口温度
2、交换器出水温度
3、空气流量
3、通水流量
（1）空气入口和出口温度的测量：热交换器进出口的空气温度由两对经过标定，且精度等级为o.rc的ptioo铂电阻进行测量。
（2）空气流量的测量：通过调节变频器的频率来调节风机的转速，进而调节相应的流量，采用UT361数字风速仪测量迎风截面上多点的风速，取其平均值的大小作为入口风速，迎风截面面积的大小与平均风速大小的乘积便是空气体积流量。
（3）热交换器进出口的水温度的测量热交换器进出口的水温同样由两对经过标定且精度等级为o.rc的ptioo铂电阻进行测量。
（4）热交换器的通水流量：热交换器的通水流量采用ZYIA转子流量计来测量，并且通过调节阀门开关来控制水流量的大小。
2、主要仪器的介绍
（1）UT361数字风速仪：风温探头采用精度极高的热敏电阻材料，由于红宝石具有很高的耐磨性，风扇轴套选用红宝石，不但可以提高测量的稳定性，其准确性也得到了大大的提高。微处理器选用8位数字式风速仪，可以提高精确性。测量风速的单位可以有很多种，可按照自己的要求选择，单位有Km/h、m/s、CMM和KNOTS等。该风速仪能有效的统计记录数据，可以得到风速的平均值、最大值和最小值。温度测量可以分别对摄氏及华氏两种单位温度直接测量。而且可以存储2044条的数据，数据保存功能强大。
（2）三通接头和阀门：广一水泵厂首先对三通接头和和阀门进行密封性处理，然后通过三通接头和阀门的组合变换，对翅片管式热交换器进行结构调整。
（3）ZYIA转子流量计：转子流量计由锥形管和转子组成。锥形管结构从上到下逐渐缩小，转子放置在锥形管中，能沿锥形管的中心线自由上下移动。测量流量时，从锥形管下端进去的流体不断冲击转子，在冲击力作用下转子移动。随着流量的增大，对转子的作用力也就变大，能够将转子托起上升。在此时，转子受到三种力的作用，第一个为自身的重力，第二个为流体对其的动压力，第三个为浮力。如果流量计安装时竖直放置，转子的重心会与管轴重合在一起，上述三种力均平行于管轴方向。当重力、浮力和动压力平衡时，锥形管内转子就会稳定在一个位置。因为转子的结构尺寸都是固定不变的，所以转子受到的浮力是常量，只有动压力是不断变化的。流体流速不断变化时，转子随着流速大小上下移动，直到流速平稳时，相应位置的流动截面积才不会变化，转子位置才会相应的稳定。流经锥形管流量大小与转子位置成对应的关系。
转子在上下移动时可能会碰到管壁，从而影响测量的准确性。采用两种方法可以解决上述问题。第一种方法为在转子中心放置一根可以控制方向的芯棒，这样转子可以保持其上下移动。第二种方法是在转子圆盘的结构基础上改进，在其边缘开一道道的斜槽。其原理是流体经过转子时，穿过斜槽会产生反推力，转子就能绕中心线不断旋转，保持了转子位置。转子材料一般采用青铜和不锈钢等。
（4）HT6000变频器：是指转变交流电的电压和频率的一种装置，转变过后电压和频率均可以变化。该转置的使用原理是：第一步：直流电（DC)的获取，由三项或者单项的交流电转化而成；第二步：交流电（AC)的获取：由第一步中获得的直流电转化而成。该装置能够使电机运行曲线下移，此过程通过改变输出频率和电压实现。变频器的一个重要优点就是能够启动重载负荷，这是因为相对较小的启动电流就可以使得电机拥有相对较大的启动转矩。变频器还具有许多其他功能，例如调压、调频、稳压、调速等。其具有性能良好、操作简单等诸多优点，应用范围十分广泛。同时它还有一些缺点，价格相对昂贵，转置内部结果较为复杂，因而应用时也有一定的局限性。
（5）轴流风机：轴流风机也被称作局部通风机，流经风机的空气方向不发生改变，沿平行于风机轴的方向流动，其风机运转时的工作状态类似于直升机叶翼。叶翼型原理：首先，气体从叶轮出流过，在翼背和翼腹会同时形成两个升力，而且这两个升力大小相等且方向相反，升力令气体沿着风机轴的方向流出叶轮继续前进。此刻，因为压力差的影响，在入口处吸收了大量的气体。动叶可调轴流式风机随着攻角和翼背周界的同时增大，升力和和压力差随之增加的同时风量却变小。由于其攻角数值接近拐点值，风机压力将会随着翼背空气的远离而逐渐减小，从而产生不平衡状态。因此，对于轴流式风机的工作环境要求，应该在流量要求较高和压力要求较低的环境应用较多。
（6）PT100传感器：目前市场上温度传感器种类繁多，样式也各种各样，生产商家也是多不胜数，温度传感器技术己十分成熟，而且是开发最早，应用最广的一种传感器。目前应用最广的有PN结温度传感器热、热电偶传感器、电阻传感器和集成温度传感器和温度变送器。还有依据波与物质的相互作用规律，开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。本文采用北京昆仑海岸传感器中心的分体式温度变送器。一个三线制的pt100的传感器和一个输出4?20mA温度变送器。该传感器采用铂热电阻，其主要特点是：精确度和灵敏度性能较高、工作状态相对稳定，相比于其它电阻式热传感器，它的线性温度阻值较优。温度变送器有较好的补偿电路，可实现标准的信号输出。
3、实验数据的采集
实验数据的采集是整个实验过程的核心部分，数据采集系统是通过一台PC机和一个模拟量输入模块、一个远端模拟量输出模块来实现储藏库温度和湿度的控制和监视所有传感器产生的模拟信号，如电压、电流、频率等模拟信号，统一经过采集模块对其进行处理，通过RS-232/485经多路转换器传入计算机。软件系统采用目前广泛使用的LabVIEW2010软件作为平台，集控制和监视于一体，实现对环境温度和湿度的自动控制。模拟输入信号与控制系统自行设定的环境温度信号比较后，输出模块将控制命令传递到继电器，进一步对风机、水泵等装置进行控制，确保房间或冷藏库内的环境状况达到恒温或者恒湿。
四、自动控制系统
自动控制系统包括计算机、湿度传感器和温度传感器、串口总线、采集模块、输出模块、继电器和用电器等硬件系统和软件系统组成。软件系统采用目前广泛使用的LabVIEW软件作为平台，集监控和控制于一体，实现环境内温度和湿度的自动控制。经过数据处理系统采集到的信号后，然后通过串口总线传送到采集模块，再传输到计算机软件控制系统。经过输入信号与控制系统自行设定的环境温度信号比较后，将控制命令经输出模块传送到继电器，进一步控制风机、水泵和加湿器等，保证冷藏库或房间达到稳定的恒温或恒湿。
该系统采用间接换冷和内循环方式，只改变室内温度，控制环境内水蒸气的含量保持不变。同时由于环境温度下降，相对湿度略有增加，更有利于果蔬的保鲜。对于果蔬保鲜库，若需要更大的相对湿度，则采用单独加湿的方法控制湿度。
该系统只采用冰和水进行蓄冷和冷量交换，无任何污染，有利于环保。成本低廉，只有风机和广一管道泵等用电器，投资小。该系统可实现室内温度2~20°C范围内自动控制，可用于水果、蔬菜、肉制品、奶制品等保鲜以及畜舍、禽舍、人类房间等。试验平台系统的四个子系统相互独立而又相互关联。每次实验前，对试验平台系统各个系统进行相关安全检查及仪器校正等。
五、小结
1、广一水泵厂简要介绍了翅片管式热交换器的性能测试试验台，包括四个系统，即实验冷藏库、制冷循环系统、自动控制系统及数据处理系统。
2、实验冷藏库是进行试验的基础，制冷循环系统主要为翅片管式热交换器提供试验所需要的供冷量，自动控制系统主要应用实验室现己成型的虚拟仪器(VirtualInstrument)技术来测量实验冷库内的温度，利用labview软件来设定变频器的频率，相应的控制轴流风机和水泵的转数，进一步的控制其风速和水流量的大小。数据处理系统则是采集试验需要的数据，并通过风机和水流量的调整使库内环境达到恒温或恒湿。
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