[发明专利]一种汽车空调换热器散热性能稳定性检测的装置和方法

权利要求书

1.一种汽车空调换热器散热性能稳定性检测的装置，其特征在于：包括恒温水箱(1)、水量调节阀(2)、耐高温安全水泵(3)、流量计(4)、风扇(6)、多个温度传感器(7)、数据采集系统(9)、数据处理中心(10)和显示器(11)；恒温水箱(1)经水量调节阀(2)与耐高温安全水泵(3)的进水口相连，恒温水箱(1)与换热器(8)出口端相连；耐高温安全水泵(3)的出水口经流量计(4)与换热器进口端相连；多个温度传感器分别放置在换热器(8)进出口端和迎风面正前与正后方即进气面与出气面，流量计(4)和温度传感器(7)通过数据线与数据采集系统(9)相连；数据采集系统(9)经数据处理中心(10)接显示器(11)；风扇(6)放置在换热器(8)迎风面的正前方；恒温水箱(1)、耐高温安全水泵(3)、流量计(4)、风扇(6)、数据采集系统(9)、数据处理中心(10)和显示器(11)均接交流电源。

2.根据权利要求1所述的一种汽车空调换热器散热性能稳定性检测的装置，其特征在于：所述的耐高温安全水泵(3)的介质温度范围为0℃～110℃，最大扬程大于等于30m。

3.根据权利要求1所述的一种汽车空调换热器散热性能稳定性检测的装置，其特征在于：所述的温度传感器(7)为八个，一个设置在换热器进口端，一个设置在换热器出口端，三个设置在换热器迎风面正前方即进气面，三个设置在换热器迎风面正后方即出气面。

4.根据权利要求1所述的一种汽车空调换热器散热性能稳定性检测的装置，其特征在于：所述的温度传感器(7)为热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器或IC温度传感器，测温范围为0℃～110℃。

5.根据权利要求1所述的一种汽车空调换热器散热性能稳定性检测的装置，其特征在于：所述的流量计(4)为涡轮流量计、电磁流量计或超声波流量计。

6.根据权利要求1所述装置的一种汽车空调换热器散热性能稳定性检测的方法，其特征在于它包括以下几个步骤：

1)将换热器垂直放置，八个温度传感器，一个设置在换热器进口端，一个设置在换热器出口端，三个设置在换热器迎风面正前方即进气面，三个设置在换热器迎风面正后方即出气面；

2)开启恒温水箱，设定温度为60℃～80℃；

3)打开水量调节阀，开启耐高温安全水泵，水从恒温水箱流经水量调节阀、耐高温安全水泵、流量计、换热器回到恒温水箱；

4)风扇安装在换热器迎风面正前方，开启风扇加速散热；

5)八个温度传感器和流量计通过数据线与数据采集系统相连，数据采集系统和数据处理中心通过数据线相连，开启数据采集系统与数据处理中心，设置温度传感器与流量计数据采集时间间隔为10秒；

6)待水温和水流量稳定后，通过数据处理中心发出指令开始采集数据；

7)数据处理中心根据数据采集系统采集到的换热器进口端水流量，进口端水温，出口端水温，进气面温度，出气面温度和被测换热器的散热面积计算得出传热系数；

设测得某时刻换热器进口端水流量为V(m³/s)，进口端水温为t₁(℃)，出口端水温为t₂(℃)，进气面三个点的温度为t₃₁(℃)、t₃₂(℃)、t₃₃(℃)，出气面三个点的温度为t₄₁(℃)、t₄₂(℃)、t₄₃(℃)。

换热器进出口端水的温差为Δt(℃)

Δt＝t₁-t₂

换热器进气面平均温度为t₃(℃)

t3=t31+t32+t333]]>

换热器出气面平均温度为t₄(℃)

t4=t41+t42+t433]]>

空气与水的平均对数温差为Δt_m(℃)

Δtm=(t1-t2)-(t2-t4)lnl1-l3l2-l4]]>

设水的比热为c[J/Kg·℃]，水的密度为ρ(Kg/m³)，则该时刻流过换热器的水的质量流量为M(kg/s)

M＝ρV

该时刻水放出的热量为Q_水(W)，

Q_水＝cMΔt＝cpVΔt

设换热器的传热系数为K[W/(m²·℃)]，传热面积为A(m²)，则该时刻换热器带走的热量为Q_换热器(W)

Q_换热器＝KAΔt_m

根据能量守恒定律，

Q_换热器＝Q_水

将各式代入上面的等式，得到

KAΔt_m＝cρVΔt

整理得到K的计算公式：

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

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

8)数据处理中心根据计算得出的传热系数绘出质量控制图，当传热系数超出上限或者低于下限时，系统发出警报；

设时刻T_i采集到的数据计算得到的传热系数为K_i(i＝1，2，3，…，n)，K_i的平均值为

K‾=Σi=1nKin]]>

K_i的标准偏差为S

S=Σi=1n(Ki-K‾)2n]]>

根据X控制图，可以得出：

控制中心线

控制上限UCL=K‾+3S]]>

控制下限LCL=K‾-3S]]>

当有K值超出UCL或者低于LCL时，系统发出警报，表明换热器散热性能已处于非统计控制状态，即散热器散热性能出现不稳定情况。