Kalorimetr pro kondenzátory, výparníky a celé HVAC systémy s chladivem R134a a s chladivem R1234yf
Cíl zařízení je měřit a počítat kondenzační (vypařovací) výkon vzorků (automobilový kondenzátor (výparník)) při zadaných parametrech vč. ovládání jednotlivých klapek ventilátoru, pomocí stepper motorů nebo LIN komunikace. Celý proces je dále možno automatizovat pomocí sekvenčního automatu
Zařízení se skládá ze dvou základních okruhů. Chladivový okruh – freonový modul a vzduchová část – aerodynamický tunel (uzavřený/otevřený). Tyto dva okruhy jsou regulačně nezávislé, t.j. aerodynamický tunel se dá provozovat bez běhu freonového modulu.
Na zařízení lze měřit výměníky s průtočnou plochou od asi 0,05m2 do 0,6 m2 při hmotnostních průtocích vzduchu od 150 m3/hod do 9000 m3/hod.
Zařízení je schopno měřit s požadovanou přesností výkony od 1,5 do 29 kW. Relativní chyba v tomto rozsahu nepřekračuje +/-2%, přičemž od cca 30% skutečného rozsahu zařízení se chyba zmenšuje přibližně na +/-1%.
Kalorimetr tepelné výměníky – glykolový okruh
Zařízení je navrženo a vyrobeno tak, aby se na něm mohla provádět měření výkonů chladičů, vložek topení. Zařízení pracuje s ohřátou směsí voda/glykol. Celý okruh je automatický, kdy je vzorek napuštěn a následně přes vzorek proudí kapalina o požadovaném tlaku, teplotě a průtoku. Následně je vzorek automaticky vypuštěn.
Parametry glykolového okruhu :
Vstupní teplota kapaliny: -10÷ +120 °C ± 0.1 K
Tlak na vstupu do vzorku: 1 ÷ 4 bar (rel.) ± 0.2%
Průtok kapaliny: 100 ÷18000 l/hod ± 0,5 %
Vzduchové tunely
Vzduchová část jejíž důležitou součástí je měrná větev ve které homogenní (v rovinách kolmých k ose proudovodu) proud plynu s přesně definovanými vlastnostmi (teplota, tlak, rychlost) dopadá na výměník, prochází jím a dále postupuje dokonale hermetickým a tepelně izolovaným proudovodem, opět se homogenizuje a prochází měřícím prostorem, kde se opět přesně změří charakteristiky proudu. Celý systém proudovodu tvoří uzavřený okruh.
Podle zadání byl vypracován aerodynamický návrh měřící větve, vypočteny tvořící křivky zakřivených částí proudovodu a byl proveden výpočet ztráty tlaku při prázdném prostoru pro výměníky tepla pro tři různé objemové toky.
Koncepce návrhu uvažuje některá neobvyklá řešení proudovodu (přestavitelný přivaděč a neměnný vstup do vyrovnávací komory) s ohledem na přísné požadavky na homogenitu proudění, široký rozsah režimů zkoušek a rozměrů testovaných výměníků tepla a se zřetelem na prostorové dispozice a zjednodušení výroby měřící větve kalorimetru.
Parametry vzduchového tunelu :
Vstupní teplota vzduchu : -20 ÷ 60 °C ± 0.2 K
Vzdušná vlhkost (řízená) 5 ÷ 90 % ± 1%
Průtok vzduchu: 150 ÷ 16500 m3/h ± 1.5 %
Kalorimetr pro měření klimatizačních jednotek
Klimatizační jednotka připojená na komoru, má za úkol měnit průtočné množství přes vzorek a dále úpravu teploty vzduchu na požadované parametry. V komoře je také možnost měnit požadovanou vlhkost vzduchu, za pomocí parního generátoru umístěného mimo komoru. Na testovanou klimatizační jednotku, jsou přes potrubí a hadice dále připojeny chladný a teplý modul, jímž lze ovládat průtočné množství a zároveň regulovat na požadované teploty v jednotlivých okruzích.
Kalorimetr chladiče, vložky topení
Zařízení je navrženo a vyrobeno tak, aby se na něm mohlo provádět měření výkonu chladičů. Nastavitelná hodnota průtoku vody 40 až 420 l / min při udržované teplotě vody + 40 až +125 °C. Dopravní tlak vody do 5 bar. Nastavitelná hodnota průtoku vzduchu od 600 – 24.000 m3 h-1. Externí tlak ve vzduchovém okruhu max. 2500 Pa. Teplotu vzduchu je možno ohřát směšováním vzduchem po průchodu chladičem a dochladit externím chladičem na požadovanou teplotu.
Kalorimetr pro měření intercoolerů (mezichladič turba)
Měřící trať je určena k měření výkonu automobilových mezichladičů, kde jako medium je použit tlakový vzduch.
Zařízení je sdruženo do jednoho celku s vlastním řídícím systémem a sběr dat SW. Zařízení je koncipováno tak, aby umožnilo měření výkonu na obou vzduchových stranách.
Na zařízení lze měřit výměníky s průtočnou plochou od asi 0,05m2 do 0,6 m2 při hmotnostních průtocích vzduchu od 300 kg/hod. do 25000 kg/hod. Aerodynamický tunel je řešen jako uzavřený.
V zařízení jsou realizovány regulační okruhy ve speciálně konstruovaném kompaktním skeletu s technologickými prostupy do pracovního prostoru, kde se napojuje zkoušený vzorek (dále SUT ) ,tento je umístěn v samostatné kabině s řízenou teplotou okolí a definovaným vzduchovým průtokem.
Měřící členy sloužící pro vlastní měření teploty, průtoku a tlaku jsou taktéž umístěny v jednotlivých okruzích. Elektro část a sběr dat jsou umístěny v samostatných rozvaděčích.
Parametry modulu horkého tlakového vzduchu :
Vstupní teplota vzduchu: +90 ÷ 300 °C ± 0.2 K
Tlak na vstupu do vzorku: 1,1 ÷ 3 bar (rel.) ± 0.15 bar
Průtok tlakového vzduchu: 78 ÷ 780 kg/h ± 0.5 %
Kalorimetr výměníky pro výfukové potrubí
Zařízení pro měření výkonových charakteristik trubkových výměníků (EGR výměník- Exhaust Gas Recirculation). Tento výměník slouží k převodu tepla z plynové strany na kapalinovou.
Přímým účelem tohoto výrobku je ochlazení výfukových plynů u dieselových agregátů automobilů pro možné zpětné nasátí těchto plynů do pracovního prostoru válce s mixem čerstvého vzduchu.
Zařízení se skládá ze dvou základních okruhů. Kapalinový (glycolový) okruh a vzduchová část.
Kapalinový okruh
Kapalinový okruh tvoří součást zařízení pro zkoušení EGR výměníků a jsou pomocí něj zajišťovány parametry teplota kapaliny, průtok kapaliny přes vzorek, tlak před vzorkem (statický přetlak).
Vzduchový okruh
Základní regulační úloha vzduchového okruhu spočívá v nastavení a udržování přesného průtoku, teploty a tlaku horkého vzduchu.
Jako zdroj je použito dmychadlo s konstantními otáčkami a tedy i výkonem (výkon cca. 3,8 kg/min při 1,6 Bar g) – tento zdroj je modulově měnitelný.
Základní vstupní údaje a hodnoty vstupující do práce výměníku:
Rozsah vstupních teplot plynu……………………………130 – 700 °C ± 0,4 K
Tlak na vstupu do vzorku vzduchová strana: 0,6 ÷ 1,6 bar (rel.)± 0.02 bar
Tlak na vstupu do vzorku kapalinová strana: 1 ÷ 5 bar (rel.)± 0.05 bar
Průtočné množství plynu………………………………….2 – 62 g/sec ± 1 % nast. hodnoty
v závislosti na dmychadle
Vstupní teplota chl. kapaliny………………………………50 – 125 °C ± 0,5 K
Průtočné množství kapaliny ……………………………….2 – 65 l/min ± 0,7% nast. hodnoty
Typický rozsah výkonu vzhledem k výše uvedeným rozsahům 150 – 15000 W.
Psychometrická místnost
Testovací zařízení pro testování tepelných čerpadel a kondenzačních jednotek se skládá z několika samostatných okruhů:
Zkušební komora – Koncepce komory je řešena jako samonosná konstrukce sendvičových panelů s vnitřním izolačním materiálem.
Vzduchový okruh – topení + chlazení
Základem vzduchového okruhu je sestava axiálních ventilátorů řízených frekvenčním měničem. Za skupinou ventilátorů je osazeno el. topidlo a rozděleno sekčně. výkon topidla posílen na 36 kW z důvodu některých režimů při měření (zejména nízké vypařovací teploty). Topidla jsou řazeny jako finální regulační členy s cílem udržovat zadanou teplotu +/-0,2 °C.
Okruh vlhčení
Parní vyvíječ cca 15 kW, což představuje průtočný výkon vody 0,003 – 0,23 kg/min vody.
Okruh výrobníku chladu
Chlazení je řešeno jako nepřímé, tzn. ochlazuje se nejprve zásoba teplonosné látky (směs voda/monoethylenglykol) a ta teprve řízeně chladí procesní vzduch.
Základem chladivového okruhu jsou 3 hermetické kompresory K01, K02, K03 Copeland přibližně stejného výkonu. Je použita řada s regulací výkonu 10 – 100%.
Kompresory jsou řazeny paralelně a první stupeň je vybaven spojitou regulací výkonu – tzv. digitální scroll.
Okruh řízených výparníků
Koncepčně je řešení tepelných přínosů a ztrát řešeno jako uzavřený okruh, tzn. Vytvořené teplo na SUT (zkoušené) např. kond. jednotce se využije pro ohřev výparníků měřeného okruhu a teplo dodané se bude mařit jen u rozdílu obou – teplo dodané prací kompresoru. Jako technické řešení tohoto předávání tepla je navržena sestava dvou kapalinových výparníků s elektronickými expanzními ventily pro pokrytí pásma výkonu 1 – 30 kW.
Kapalinový okruh tepelného čerpadla
Pro měření tepelného čerpadla je k rozvodu chladící kapaliny interiérové komory provedena proporcionálně uzavíraná odbočka na deskožebrový výměník, do kterého je napojen další okruh s vlastním čerpadlem s proměnným výkonem a topením, které je použito na přesné doregulování požadované teploty.
