[发明专利]一种低温高湿环境下换热器除霜系统及除霜方法

说明书

本发明公开了一种低温高湿环境下换热器除霜系统及除霜方法，属于环境模拟试验领域，提供一套可靠、能耗低、对制冷系统冲击小、转换快的换热器除霜系统及方法。该种方法及系统采用若干个换热器并联布置，当某个换热器进行除霜时，换热器并联的热载冷剂循环系统开始加热载冷剂，将冷载冷剂进行替换，进行该换热器的除霜；同时对其他换热器内的载冷剂进行降温；即热载冷剂分个对换热器进行除霜；当某一个换热器进行除霜，其他换热器通过冷载冷剂进行制冷。该系统方法除霜时直接循环热载冷剂，除霜完成后直接循环冷载冷剂正常工作，不需要消耗能源对热载冷剂降温，除霜快、正常工作快；在换热器内部没有增加额外设备设施，系统维护方便。

技术领域

本发明属于环境模拟试验领域，具体涉及一种用于高湿条件下模拟低温环境的换热器除霜系统。

背景技术

低温高湿环境是环境模拟试验经常遇到的环境之一，如积冰冻雨环境模拟试验、降雪环境模拟试验等，这些环境模拟试验需要在试验舱内保持低温环境并不断喷洒冷水，以至于舱内空气温度低、湿度大。一般使用蒸发器直接蒸发制冷或者换热器间接制冷(蒸发器蒸发对载冷剂降温、降温后的载冷剂在换热器内与空气换热制冷)的方式来保持舱内低温环境。无论蒸发器还是换热器，其内部结构紧凑、又需保证足够的空气流通来换热，且工作时表面温度较低。而高湿条件下空气中的水会在换热器或蒸发器表面遇冷结霜，堵塞换热器或蒸发器内部空气流通间隙，严重影响与空气的换热效率，导致能耗急剧增大，甚至不能维持低温环境而导致试验失败。

目前常见的低温高湿环境除霜系统：

部分是在蒸发器或换热器前端布置一套大片距的蒸发器或换热器，以使空气中部分水汽在前端大片距蒸发器或换热器结霜、减少后端蒸发器或换热器结霜量，此方法的思路是前端蒸发器或换热器提前结霜保护后端换热器，但前端结霜及带霜工作能力有限、仅能短时间使用，一定时间后后端换热器或蒸发器仍会大量结霜；

部分是在换热器或蒸发器顶部布置喷水系统，使用水冲刷表面所结的霜，此方法除霜效果不佳，不能彻底除霜、且喷洒的水也会部分在换热器表面结冰；

部分是在蒸发器或换热器内部布置电加热丝，但电加热丝易损坏、不易维修、有漏电风险，且此方法能耗较大、耗时长、冲击大，电加热丝工作时温度高，管内的制冷剂或载冷剂也会吸热升温至较高温度，完成除霜继续制冷时需要消耗大量制冷量、对制冷系统冲击大，高温的制冷剂或载冷剂需要一定时间降温至低温。

本发明涉及一种换热器除霜系统，使用载冷剂在换热器内部流动进行制冷、除霜(本发明使用的是Dynalene公司HC-50载冷剂)。在常规冷载冷剂循环系统进行制冷的基础上，增加一套热载冷剂系统用于除霜。本发明的换热器采用4小块换热器“田”字结构并联布置，每块换热器均有独立的载冷剂进、出口，单独控制，可以实现部分换热器内流动冷的载冷剂以制冷、部分换热器内流动热的载冷剂以自身除霜，而“田”字结构布置，可以使各换热器对应的压力损失接近，降低系统压力控制难度。本发明的设定是当有轻微结霜时，3小块换热器使用冷的载冷剂循环以维持低温，1小块换热器使用热的载冷剂循环以除霜，然后热的载冷剂回热循环系统、冷的载冷剂进入除霜完的换热器，再依次对其它换热器通热载冷剂进行除霜。本发明使用热的载冷剂在管内流通除霜，除霜效果好、可进行长时间试验；换热器内部没有增加额外设备，冷、热循环系统均在换热器外部，检修、更换方便；热载冷剂有单独的循环系统，可快速进入换热器内除霜，除霜完成后不需要对热载冷剂降温，除霜快、除霜后正常工作快、能耗低、对制冷系统冲击小。

发明内容

本发明需要解决的问题是：针对长时间低温高湿模拟环境需求，如何提供一套安全可靠、能耗低、对制冷系统冲击小、转换时间快的换热器除霜系统以及除霜方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：