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一种回热器性能检测系统及方法

阅读：847发布：2023-01-25

专利汇可以提供一种回热器性能检测系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种回热器性能检测系统及方法，回热器性能检测系统包括：回热器单元、驱动机构和用于检测回热器性能的检测装置；回热器单元包括回热器、活塞、缸体、传动机构、第一换热器、第二换热器；驱动机构通过传动机构驱动活塞于缸体内做往复运动；活塞将缸体分成热腔和冷腔；热腔、第一换热器、回热器、所第二换热器、冷腔形成用于工质流通的密封流道；第一换热器形成回热器单元的热源；第二换热器形成回热器单元的制冷端。本发明保证了回热器的性能参数的准确性、科学性和真实性；大大提高了回热器的性能参数的可信度。，下面是一种回热器性能检测系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种回热器性能检测系统，其特征在于，包括：
回热器单元、驱动机构和用于检测回热器性能的检测装置；
所述回热器单元包括所述回热器、活塞、缸体、传动机构、第一换热器、第二换热器；
所述驱动机构通过所述传动机构驱动所述活塞于所述缸体内做往复运动；
所述活塞将所述缸体分成热腔和冷腔；
所述热腔、所述第一换热器、所述回热器、所述第二换热器、所述冷腔形成用于工质流通的密封流道；
所述第一换热器形成所述回热器单元的热源；
所述第二换热器形成所述回热器单元的制冷端。
2.根据权利要求1所述的回热器性能检测系统，其特征在于：
所述检测装置包括换热检测机构，所述换热检测机构包括：
用于消除所述回热器于所述第二换热器的制冷量的加热结构；
用于检测所述第二换热器的温度的第一温度传感器。
3.根据权利要求2所述的回热器性能检测系统，其特征在于：
所述换热检测机构还包括真空罩、真空泵；
所述真空罩罩设于所述第二换热器的外侧，使得所述真空罩内形成封闭空间；
所述真空泵与所述封闭空间流体地联接。
4.根据权利要求3所述的回热器性能检测系统，其特征在于：
所述真空罩内设有高反射能力的辐射屏和/或低导热率的填充物；
和/或，
所述第一温度传感器设于所述真空罩内。
5.根据权利要求2所述的回热器性能检测系统，其特征在于：
所述加热结构为电加热结构，包括围设于所述第二换热器的外壁处的加热部；
所述检测装置还包括用于检测所述加热部的电压的电压传感器，以及，用于检测所述加热部的电流的电流传感器。
6.根据权利要求1所述的回热器性能检测系统，其特征在于：
所述回热器形成所述缸体的侧壁；
和/或，
所述回热器单元为多个；
和/或，
所述驱动机构为电机；
所述检测装置包括用于检测所述电机的转速的转速传感器，以及用于检测所述电机的扭矩的扭矩传感器；
和/或，
所述回热器与所述第二换热器的连接处设有密封组件；
和/或，
所述第二换热器包括壳体和多孔结构；
所述多孔结构容设于所述壳体内并形成用于所述工质流通的流道；
所述多孔结构的孔径与所述回热器的流道孔径相同或相近；
和/或，
所述检测装置还包括第二温度传感器和第三温度传感器；
所述回热器靠近所述第一换热器一侧的端部设有所述第二温度传感器；
所述回热器靠近所述第二换热器一侧的端部设有所述第三温度传感器。
7.根据权利要求1所述的回热器性能检测系统，其特征在于，还包括：
用于供应所述第一换热器的高温流体的热源供应装置；
所述高温流体用于加热所述第一换热器内的所述工质；
所述检测装置包括流量计、第四温度传感器和第五温度传感器；
所述热源供应装置与所述换热器之间设有所述流量计和所述第四温度传感器；
所述第二换热器的高温流体的出口端设有所述第五温度传感器。
8.根据权利要求1所述的回热器性能检测系统，其特征在于，还包括：
用于提供所述工质的供气装置，所述供气装置与所述密封流道流体地联接。
9.根据权利要求8所述的回热器性能检测系统，其特征在于：
所述供气装置与所述第一换热器流体地连接；
和/或，
所述供气装置与所述密封通道之间设有压力控制阀。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的回热器性能检测系统，其特征在于：
所述检测装置还包括流阻检测机构，所述流阻检测机构包括：
第一压力传感器和第二压力传感器。
所述回热器靠近第一换热器一侧的端部设有所述第一压力传感器；
所述回热器靠近第二换热器一侧的端部设有所述第二压力传感器。
11.根据权利要求1-9任意一项所述的回热器性能检测系统，其特征在于，还包括：
信息采集器，所述信息采集器与所述检测装置连接。
12.根据权利要求10所述的回热器性能检测系统，其特征在于，还包括：
信息采集器，所述信息采集器与所述检测装置连接。
13.一种回热器性能检测方法，其特征在于，包括步骤：
S100，获取性能参数；
S200，将所述性能参数代入相应预设公式得到的性能信息。
14.根据权利要求13所述的回热器性能检测方法，其特征在于：
所述步骤S200的性能信息为系统的制冷系数α，所述制冷系数α根据公式(1)得到：
其中，P1为驱动机构的输出功率，P2为所述回热器于第二换热器的制冷量；
和/或，
所述步骤S200的性能信息为回热器的流阻性能ΔP，所述流阻性能ΔP根据公式(2)得到：
ΔP＝|P3-P4| (2)
其中，P3为所述加热器靠近热腔一侧的压强值，P4为所述加热器靠近冷腔一侧的压强值。
15.根据权利要求13所述的回热器性能检测方法，其特征在于：
所述步骤S200的性能信息为系统的制冷系数α，所述制冷系数α根据公式(3)得到：
其中，P1为驱动机构的输出功率，w；P2为回热器于第二换热器的制冷量，w；U为加热部的电压值，v；I为加热部的电流，A；T为电机的扭矩，Nm；n为电机的转速，r/min；
和/或，
所述步骤S200的性能信息为绝热性能ΔQ，所述绝热性能ΔQ根据公式(4)得到：
ΔQ＝ρqvc(T1-T2)＝ρqvcΔT (4)
其中，ρ为高温流体的密度，qv为高温流体的预设时间内的体积，c为高温流体的比热容，T1为进第一换热器的高温流体的温度值，T2为出第一换热器的高温流体的温度值，ΔT为第一换热器前后的高温流体的温度差值。

说明书全文

一种回热器性能检测系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及回热器技术领域，尤指一种回热器性能检测系统及方法。

背景技术

[0002] 热气机是一种外燃式发动机，靠在外部燃烧室产生的热量来加热闭式循环的工质，形成斯特林循环，来推动活塞做功。联接在加热器和冷却器之间的回热器，其功能是在工质从高温端去低温端的过程中吸收工质中的部分热能，使工质温度从循环的最高温度下降到最低温度。当工质在后半个循环期由低温端向高温端的过程中，回热器将热能释放给工质，使出回热器的工质温度为最高循环温度。回热器在蓄热的同时起着节能的重大作用，因此，回热器是热气机中最为关键的设备之一，其性能好坏对发动机工作表现影响极大。

[0003] 在实际工作条件下，热气机中回热器的性能是其在高频往复流下流动和换热性能的综合体现。常规的回热器吹风测试装置、往复流动装置在功能上具有较大局限性，尚无法全面而准确的预测回热器在实际工作条件下的表现，对回热器综合性能的评价只能依赖于成本高昂的整机性能试验进行。由于整机系统复杂，其性能受传动、外燃等多个部件，乃至装配过程等众多因素影响，试验重复性较低，极大影响了对试验结果的判断。准确的对回热器性能做出判断，是优化回热器设计、提高热气机性能、保障热气机产品生产质量和提高故障排查效率的必然需求。

[0004] 因此，本申请致力于提供一种回热器性能检测系统及方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种回热器性能检测系统及方法，使得整个检测过程，引起工质的温变的因子只有回热器，从而保证了回热器的性能参数的准确性、科学性和真实性；大大提高了回热器的性能参数的可信度。从而准确的对回热器性能做出判断，为优化回热器设计、提高热气机性能、保障热气机产品生产质量和提高故障排查效率的提供了保障和基础。

[0006] 本发明提供的技术方案如下：

[0007] 一种回热器性能检测系统，包括：

[0008] 回热器单元、驱动机构和用于检测回热器性能的检测装置；

[0009] 所述回热器单元包括所述回热器、活塞、缸体、传动机构、第一换热器、第二换热器；

[0010] 所述驱动机构通过所述传动机构驱动所述活塞于所述缸体内做往复运动；

[0011] 所述活塞将所述缸体分成热腔和冷腔；

[0012] 所述热腔、所述第一换热器、所述回热器、所述第二换热器、所述冷腔形成用于工质流通的密封流道；

[0013] 所述第一换热器形成所述回热器单元的热源；

[0014] 所述第二换热器形成所述回热器单元的制冷端。

[0015] 本技术方案中，回热器设置在作为热源的第一换热器以及作为冷源的第二换热器之间，使得回热器单元真实模拟实际中回热器在热气机的安装位置(即加热器和冷却器之间)，但同时，由于第一换热器并没有实际加热器的加热功能(第一换热器用于稳定工质于热腔的温度)，从而有效避免了加热器对回热器的性能检测的影响；同时，第二换热器只是作为回热器的制冷量形成的载体(第二换热器用于稳定工质于冷腔的温度)，有效避免了冷源对回热器的性能检测的影响；整个检测过程，引起工质的温变的因子只有回热器，从而保证了回热器的性能参数的准确性、科学性和真实性；大大提高了回热器的性能参数的可信度。从而准确的对回热器性能做出判断，为优化回热器设计、提高热气机性能、保障热气机产品生产质量和提高故障排查效率提供了保障和基础。更优的，还可通过控制驱动机构驱动活塞往复运动的频率，从而获取不同工况下的回热器的性能。

[0016] 进一步优选地，所述检测装置包括换热检测机构，所述换热检测机构包括：用于消除所述回热器于所述第二换热器的制冷量的加热结构；用于检测所述第二换热器的温度的第一温度传感器。

[0017] 本技术方案中，通过温度传感器来保证第二换热器的温度，从而保证加热结构对因回热器的存在而产生的制冷量的抵消，从而通过获取加热结构的输出功率，根据能量守恒定律可知，加热结构的输出功率即为回热器的制冷量，从而通过斯特林制冷法对回热器进行换热分析，最终实现回热器制冷量的测试，从而获得回热器的综合性能。

[0018] 进一步优选地，所述换热检测机构还包括真空罩、真空泵；所述真空罩罩设于所述第二换热器的外侧，使得所述真空罩内形成封闭空间；所述真空泵与所述封闭空间流体地联接。

[0019] 本技术方案中，通过将第二换热器置于真空环境中，从而有效消除气体的对流传热、辐射散热和绝大部分残余气体导热，以到达良好的绝热效果；避免第二换热器或真空罩内的结霜结露，消除漏热对系统换热特性的影响。进而有效避免了回热器的制冷量因第二换热器的导热和散热性能而影响其测量值的失真；保证了回热器的制冷量的检测的精确度，从而保证了回热器的综合性能的检测的科学性、真实性以及精准性。

[0020] 进一步优选地，所述真空罩内设有高反射能力的辐射屏和/或低导热率的填充物；和/或，所述第一温度传感器设于所述真空罩内。

[0021] 本技术方案中，为了避免制冷量检测的失真而影响检测结果，通过在真空罩内设置高发射能力的辐射屏和/或导热率低的填充物，以降低辐射热损失和导热损失，从而有效将回热器的制冷位置集中于第二换热器处，进而避免了制冷量的逸散、被除加热结构以外的物质抵消(从而影响回热器的制冷量的准确测定)，从而保证了回热器的综合性能的检测的科学性、真实性以及精准性。

[0022] 进一步优选地，所述加热结构为电加热结构，包括围设于所述第二换热器的外壁处的加热部；所述检测装置还包括用于检测所述加热部的电压的电压传感器，以及，用于检测所述加热部的电流的电流传感器。

[0023] 本技术方案中，由于电加热结构是用于消除回热器的制冷量，根据能量守恒定律，因此可通过获取电加热结构的输出电压和电流，从而获取回热器的制冷量(即P＝UI)。

[0024] 进一步优选地，所述回热器形成所述缸体的侧壁；和/或，所述回热器单元为多个；和/或，所述驱动机构为电机；所述检测装置包括用于检测所述电机的转速的转速传感器，以及用于检测所述电机的扭矩的扭矩传感器；和/或，所述回热器与所述第二换热器之间设有密封组件；和/或，所述第二换热器包括壳体和多孔结构；所述多孔结构容设于所述壳体内并形成用于所述工质流通的流道；所述多孔结构的孔径与所述回热器的流道孔径相同或相近；和/或，所述检测装置还包括第二温度传感器和第三温度传感器；所述回热器靠近所述第一换热器一侧的端部设有所述第二温度传感器；所述回热器靠近所述第二换热器一侧的端部设有所述第三温度传感器。

[0025] 本技术方案中，当回热器直接成为缸体的侧壁时，可以真实模拟实际中回热器为缸体的侧壁时的热气机的回热器的性能检测；当回热器和缸体为两个分离的个体时，可真实模拟回热器与缸体为单独个体时的热气机的回热器的性能检测。

[0026] 本技术方案中，本系统还可对一个或多个并联设置(至少两个)回热器单元的性能参数、系统参数进行检测，从而实现单缸、多缸(至少两缸)的热气机的回热器进行的整体性能参数的检测，更加接近真实值，从而保证了检测结果的真实性、科学性和精准性。

[0027] 本技术方案中，通过检测作为驱动机构的电机的扭矩和转速，可获得本系统的功耗，进而可从制冷量与该功耗的比值而获取系统的制冷系数，进而可以表征回热器的综合性能，当制冷系数高时，则说明回热器的综合性能良好；当制冷系数低时，则说明回热器的综合性能较差，以此来评估回热器的回热性能。

[0028] 本技术方案中，通过在回热器和第二换热器的连接处设置密封组件，从而有效避免系统的漏热和辐射散热，提高系统的检测结果的真实性、科学性和精准性。

[0029] 本技术方案中，通过将第二换热器设置成用于工质流通的流道的孔径与回热器用于流通工质的通道的孔径设计成相同或相近，使得从回热器流出的工质可平滑进入第二换热器的流道，进而降低工质在回热器和第二换热器之间的流阻，以获取最佳的换热与流动特性，从而降低本系统对回热器的制冷量的影响，从而进一步保证了整个系统的检测结果的真实性、科学性和精准性。

[0030] 本技术方案中，通过在回热器的两端设置温度传感器，从而快速、直观的获得回热器的制冷性能，即快速、直观的获取回热器的回热性能。

[0031] 进一步优选地，用于供应所述第一换热器的高温流体的热源供应装置；所述高温流体用于加热所述第一换热器内的所述工质；所述检测装置包括流量计、第四温度传感器和第五温度传感器；所述热源供应装置与所述第一换热器之间设有所述流量计和所述第四温度传感器；所述第二换热器的高温流体的出口端设有所述第五温度传感器。

[0032] 本技术方案中，为了保证工质于热腔、第一换热器的温度的稳定性，避免因其导热、漏热等因素而影响回热器的性能检测结果，且通过设置于第一换热器的用于流通高温流体的进出口处设置温度传感器，可根据两者的温度差值来获取本系统的能量损失(△Q＝ρqvc(T1-T2)＝ρqvc△T)。

[0033] 进一步优选地，用于提供所述工质的供气装置，所述供气装置与所述密封流道流体地联接。

[0034] 本技术方案中，通过供气装置提供不同工况的工质，如不同压力的工质，从而可实现不同压力的工质在的回热器的性能的检测和检验。

[0035] 进一步优选地，所述供气装置与所述第一换热器流体地连接；和/或，所述供气装置与所述密封通道之间设有压力控制阀。

[0036] 本技术方案中，供气装置优选从第一换热器中进入密封通道，从而降低工质对系统的检测结果的影响，如当工质于第二换热器进入密封通道时会影响回热器的制冷量的测量，因为新进去的工质会影响原工质的稳定性、温度、热交换等，从而影响检测结果。

[0037] 本技术方案中，通过压力控制阀控制进入密封通道内的工质的压力，从而获得不同压力的工质下的回热器的性能检测。

[0038] 进一步优选地，所述检测装置还包括流阻检测机构，所述流阻检测机构包括：第一压力传感器和第二压力传感器。所述回热器靠近第一换热器一侧的端部设有所述第一压力传感器；所述回热器靠近第二换热器一侧的端部设有所述第二压力传感器。

[0039] 本技术方案中，通过设置在回热器的两端的压力传感器在同一时间点所测得的压力值差值，从而获得回热器于该时间点的流阻(△P＝|P3-P4|)，从而快速、精准地获得回热器的流阻性能。

[0040] 进一步优选地，还包括信息采集器，所述信息采集器与所述检测装置连接。

[0041] 本技术方案中，通过信息采集器获取检测装置所检测出来的性能参数，从而实现回热器的性能参数的自动化、智能化检测、计算、显示，从而使得工作人员快速、准确的获取回热器、系统的性能。

[0042] 进一步优选地，还包括信息采集器，所述信息采集器与所述检测装置连接。

[0043] 本技术方案中，通过信息采集器获取检测装置所检测出来的性能参数，从而实现回热器的性能参数的自动化、智能化检测、计算、显示，从而使得工作人员快速、准确的获取回热器、系统的性能。

[0044] 本发明还提供了一种回热器性能检测方法，包括步骤：

[0045] S100，获取性能参数；

[0046] S200，将所述性能参数代入相应预设公式得到的性能信息。

[0047] 本技术方案中，通过获取本系统的检测装置所测得的性能参数并代入相关的预设公式从而快速、准确的得到本系统或回热器的性能参数(如系统的功耗、能耗；回热器的综合性能(即回热性能、温降、流阻等)。

[0048] 进一步优选地，所述步骤S200的性能信息为回热器的系统的制冷系数α，所述系统的制冷系数α根据公式(1)得到：

[0049]

[0050] 其中，P1为驱动机构的输出功率，P2为所述回热器于第二换热器的制冷量；

[0051] 和/或，

[0052] 所述步骤S200的性能信息为回热器的流阻性能△P，所述流阻性能△P根据公式(2)得到：

[0053] △P＝|P3-P4| (2)

[0054] 其中，P3为所述加热器靠近热腔一侧的压强值，P4为所述加热器靠近冷腔一侧的压强值。

[0055] 本技术方案中，通过回热器的制冷量与驱动机构的输出功率的比值来表征回热器的综合能；当比值高时，则说明回热器的综合能良好；当比值低时，则说明回热器的综合能较差，以此来评估回热器的回热性能。

[0056] 本技术方案中，通过设置在回热器的两端的压力传感器在同一时间点所测得的压力值，从而获得回热器于该时间点的流阻(△P＝|P3-P4|)，从而快速、精准地获得回热器的流阻性能。

[0057] 进一步优选地，所述步骤S200的性能信息为系统的制冷系数α，所述系统的制冷系数α根据公式(3)得到：

[0058]

[0059] 其中，P1为驱动机构的输出功率，w；P2为回热器于第二换热器的制冷量，w；U为加热部的电压值，v；I为加热部的电流，A；T为电机的扭矩，Nm；n为电机的转速，r/min；

[0060] 和/或，

[0061] 所述步骤S200的性能信息为绝热性能△Q，所述绝热性能△Q根据公式(4)得到：

[0062] △Q＝ρqvc(T1-T2)＝ρqvc△T (4)

[0063] 其中，ρ为高温流体的密度，qv为高温流体的预设时间内的体积，c为高温流体的比热容，T1为进第一换热器的高温流体的温度值，T2为出第一换热器的高温流体的温度值，△T为第一换热器前后的高温流体的温度差值。

[0064] 本技术方案中，通过电加热结构的功率以及电机的输出功率的比值来表征回热器的综合性能；通过第一换热器用于流通高温流体的进出口的温度差而引起的高温流体的热量的损失来表征本系统的热耗，表征了本系统的保温绝热性能，进而表征了与本系统相同的热气机的热耗。

[0065] 本发明提供的一种回热器性能检测系统及方法，能够带来以下至少一种有益效果：

[0066] 1、本发明中，回热器设置在作为热源的第一换热器以及作为冷源的第二换热器之间，使得回热器单元真实模拟实际中回热器在热气机的安装位置(即加热器和冷却器之间)，但同时，由于第一换热器并没有实际加热器的加热功能(第一换热器用于稳定工质于热腔的温度)，从而有效避免了加热器对回热器的性能检测的影响；同时，第二换热器只是作为回热器的制冷量形成的载体(第二换热器用于稳定工质于冷腔的温度)，有效避免了冷源对回热器的性能检测的影响；整个检测过程，引起工质的温变的因子只有回热器，从而保证了回热器的性能参数的准确性、科学性和真实性；大大提高了回热器的性能参数的可信度。从而准确的对回热器性能做出判断，为优化回热器设计、提高热气机性能、保障热气机产品生产质量和提高故障排查效率的提供了保障和基础。更优的，还可通过控制驱动机构驱动活塞往复运动的频率，从而获取不同工况下的回热器的性能。

[0067] 2、本发明中，通过温度传感器来保证第二换热器的温度，从而保证加热结构对因回热器的存在而产生的制冷量的抵消，从而通过获取加热结构的输出功率，根据能量守恒定律可知，加热结构的输出功率即为回热器的制冷量，从而通过斯特林制冷法对回热器进行换热分析，最终实现回热器制冷量的测试，从而获得回热器的综合性能。

[0068] 3、本发明中，通过将第二换热器置于真空环境中，从而有效降低了消除气体的对流传热和绝大部分残余气体导热，以到达良好的绝热效果。避免第二换热器或真空罩内的结霜结露，消除漏热对系统换热特性的影响。进而有效避免了回热器的制冷量因第二换热器的导热和散热性能而影响其测量值的失真；保证了回热器的制冷量的检测的精确度，从而保证了回热器的综合性能的检测的科学性、真实性以及精准性。

[0069] 4、本发明中，了避免制冷量的失真而影响检测结果，通过在真空罩内设置高发射能力的辐射屏和/或导热率低的填充物，以降低辐射热损失和导热损失，从而有效将回热器的制冷位置集中于第二换热器处，进而避免了制冷量的逸散、被除加热结构以外的物质抵消(从而影响回热器的制冷量的准确测定)，从而保证了回热器的换综合性能的检测的科学性、真实性以及精准性。

[0070] 5、本发明中，第二换热器设置成用于工质流通的流道的孔径与回热器用于流通工质的通道的孔径设计成相同或相近，使得从回热器流出的工质可平滑进入第二换热器的流道，进而降低工质在回热器和第二换热器之间的流阻，以获取最佳的换热与流动特性，从而降低本系统对回热器的制冷量的影响，从而进一步保证了整个系统的检测结果的真实性、科学性和精准性。

[0071] 6、本发明中，通过信息采集器获取本系统的检测装置所测得的性能参数并代入相关的预设公式从而自动、智能、快速、准确的得到本系统或回热器的性能参数(如系统的功耗、能耗；系统的制冷系数(即综合性能)、温降、流阻等)。

[0072] 7、本发明中，从流动和换热角度对回热器做全面的综合性能测试；不仅能测试回热器的流动阻力特性和两端的瞬态压力波，同时通过测试系统的制冷量能间接获得回热器的换热能力，从而全面地分析回热器的综合性能。本发明的测试系统能够模拟热气机实际的工作环境(包括流动、温差、往复频率等)，试验结果具有很高的准确性和参考性，为回热器的优化和热气机的性能提升提供依据。具有测试参数准确、测量范围广、操作方便，且系统的适用性广、可替换性强，维修性高等优点。更优的，本发明的方法与装置不仅能同时定量的测量和评估多个回热器的流动与系统的制冷系数，同时也可对不同机型热气机的回热器进行检验，兼具科研与工程用途，具有广泛的应用前景。附图说明

[0073] 下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对回热器性能检测系统及方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

[0074] 图1是本发明的回热器性能检测系统的一种实施例结构示意图。

[0075] 附图标号说明：

[0076] 11.回热器，12.活塞，13.缸体，131.热腔，132.冷腔，14.传动机构，15.第一换热器，16.第二换热器，2.电机，311.电加热结构，312.第一温度传感器，313.真空罩，314.真空泵，321.第二温度传感器，322.第三温度传感器，331.转速传感器，332.扭矩传感器，341.流量计，342.第四温度传感器，343.第五温度传感器，351.第一压力传感器，352.第二压力传感器，4.热源供应装置，5.信息采集器。

具体实施方式

[0077] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

[0078] 为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0079] 在实施例一中，如图1所示，一种回热器性能检测系统，包括：回热器单元(图中未标示)、驱动机构(图中未标示)和用于检测回热器11性能的检测装置(图中未标示)；回热器单元包括回热器11、活塞12、缸体13、传动机构14、第一换热器15、第二换热器16；驱动机构通过传动机构14驱动活塞12于缸体13内做往复运动；活塞12将缸体13分成热腔131和冷腔132；热腔131、第一换热器15、回热器11、所第二换热器16、冷腔132形成用于工质流通的密封流道；第一换热器15形成回热器单元的热源；第二换热器16形成回热器单元的制冷端。回热器11设置在作为热源的第一换热器15以及作为冷源的第二换热器16之间，使得回热器单元真实模拟实际中回热器11在热气机的安装位置(即加热器和冷却器之间)，但同时，由于第一换热器15并没有实际加热器的加热功能(第一换热器15用于稳定工质于热腔131的温度)，从而有效避免了加热器对回热器11的性能检测的影响；同时，第二换热器16只是作为回热器11的制冷量形成的载体(第二换热器16用于稳定工质于冷腔132的温度)，有效避免了冷源对回热器11的性能检测的影响；整个检测过程，引起工质的温变的因子只有回热器
11。在实际应用中，第一换热器15对热腔131以及于第一换热器15内的工质进行保温，从而保证了回热器11靠近第一换热器15的工质的温度的稳定性，从而保证了热腔131的工作温度，进而使得第一换热器15靠近热腔131一侧温度能够稳定在一定范围内，甚至是恒温；从而保证了回热器11的性能检测的可靠性、准确性、科学性；第二换热器16作为回热器11在靠近冷腔132一侧形成制冷量的载体，使得工质在热腔131、第一换热器15、回热器11、第二换热器16和冷腔132之间循环往复流动，从而实现斯特林制冷法对回热器11进行换热分析，最终实现回热器11制冷量的测试，从而获得回热器11的综合性能。从而通过斯特林制冷法对回热器11进行换热分析，最终实现回热器11制冷量的测试，从而获得回热器11的综合性能。
更优的，还可通过控制驱动机构驱动活塞12往复运动的频率，从而获取不同工况下的回热器11的性能。值得指出的是，本检测系统除了可用于检测热气机的回热器以外，还可对用于其它设备的回热器进行检测。

[0080] 在实施例二中，如图1所示，在实施例一的基础上，为测得回热器11的制冷量，检测装置包括了换热检测机构(图中未标示)，换热检测机构包括用于消除回热器11于第二换热器16的制冷量的加热结构(图中未标示)；用于检测第二换热器16的温度的第一温度传感器312。通过加热结构来抵消回热器11于第二换热器16的制冷量，即通过能量守恒定律(回热器11的制冷量等于加热结构的功率)，通过第一温度传感器312来保证第二换热器16的温度不变(即为衡值)，从而保证回热器11的制冷量等于加热结构的功率，从而获得回热器11的制冷量。

[0081] 在实施例三中，如图1所示，在实施例二的基础上，为避免回热器11的制冷量检测结果的失真，进一步保证制冷量测得结果的科学性、可靠性、真实性、准确性；换热检测机构还包括真空罩313、真空泵314；真空罩313罩设于第二换热器16的外侧，使得真空罩313内形成封闭空间(图中未标示)；真空泵314与封闭空间流体地联接。第二换热器16置于真空环境中，由于真空环境能够有效消除气体的对流传热和绝大部分残余气体导热，以到达良好的绝热效果；避免第二换热器16或真空罩313内的结霜结露现象，从而消除本检测系统的漏热现象等对检测系统换热特性的影响。且真空泵314可以控制第二换热器16的真空度，即优选地，真空泵314与真空罩313之间或真空罩313上设有压力传感器，用于检测真空罩313内的真空度，从而保证制冷量侧得结果的真实性，更优的，还可通过控制真空泵314的工作状态，从而可以控制不同真空度下的回热器11的制冷量。

[0082] 在实施例四中，如图1所示，在实施例三的基础上，为了进一步避免本检测系统的避免制冷量检测的失真而影响检测结果，真空罩313内设有高反射能力的辐射屏(图中未标示)和/或低导热率的填充物(图中未标示)；并通过真空泵314将绝热空间抽空到低于一定数值的负压，形成多层真空绝热系统，有效地控制辐射热损失、散热损失，保证制冷量测试结果的可靠性和准确性。优选地，第一温度传感器312设于真空罩313内。优选地，加热结构为电加热结构311，包括围设于第二换热器16的外壁处的加热部(图中未标示)；检测装置还包括用于检测加热部的电压的电压传感器(图中未标示)，以及，用于检测加热部的电流的电流传感器(图中未标示)，优选地，检测装置还包括用于控制电加热结构311的控制系统(图中未标示)，可通过控制系统来控制电加热结构311的电流以及电压；当然，实际应用中，也可通过电压表和电流表来实现电加热结构311的输出功率的测得，但也应属于本申请的保护范围，即此时电流传感器即为电流表，电压传感器即为电压表，通过公式P＝UI，其中，P为电加热结构311的输出功率(即回热器11的制冷量)，U为加热部的电压值，v；I为加热部的电流，A；从而获得制冷量。为了电加热结构311产生的热能刚好能够抵消回热器11的制冷量，优选地，加热部为缠绕在第二换热器16的外壁的加热铁丝或加热贴片，使得加热部可紧密贴合在第二换热器16的外壁处，以期回热器11产生的制冷量能刚好被抵消掉而不会逸散到加热部以外的真空环境中，甚至造成结露、结霜等现象。

[0083] 优选地，为了降低工质于回热器11和第二换热器16之间过渡流通时因其用于流通工质的孔径的尺寸的不同而引起的流阻和能耗等增大现象，进而影响回热器11的制冷量的检测，优选地，第二换热器16采用高导热率的紫铜材料与狭缝流道结构，因此，第二换热器16包括壳体(图中未标示)和多孔结构(图中未标示)；多孔结构容设于壳体内并形成用于工质流通的流道；多孔结构的孔径与回热器11的流道孔径相同或相近(优选相差±0.5cm)。优选地，第二换热器16和回热器11之间为螺接，进而实现第二换热器16和回热器11之间的可拆卸式连接，从而实现本系统对不同类型或种类的热气机的回热器11的检测，更优地，为了避免第二换热器16与回热器11之间因连接处而出现散热或传热现象，第二换热器16和回热器11的连接处设有密封组件，优选地，第二换热器16和回热器11之间通过铟丝进行密封。

[0084] 在实施例五中，如图1所示，在实施例一、二、三或四的基础上，为了让工作人员能够快速得知回热器11前后端(即回热器11靠近第一换热器15一侧的端部以及回热器11靠近第二换热器16一侧的端部)同一时间点的温差值、或者是通过温差曲线或者是温线；从而得到回热器11的综合性能；检测装置还包括第二温度传感器321和第三温度传感器322；回热器11靠近第一换热器15一侧的端部设有第二温度传感器321；回热器11靠近第二换热器16一侧的端部设有第三温度传感器322。即可通过公式△T＝|T3-T4|，其中，T3为第二温度传感器321测得的温度值，T4为第三温度传感器322测得的温度值。

[0085] 在实施例六中，如图1所示，在实施例一、二、三、四或五的基础上，驱动机构为电机2；检测装置包括用于检测电机2的转速的转速传感器331，以及用于检测电机2的扭矩的扭矩传感器332。使得工作人员可通过公式其中，P为电机2的输出功率，kw；T为电机2的扭矩，Nm；n为电机2的转速，r/min；进而获得本检测系统的功耗，并根据公式其中，P1为驱动机构的输出功率，w；P2为回热器11于第二换
热器16的制冷量，w；从而获得系统的制冷系数α，从而来表征回热器11的换热特征。当制冷系数α的值高时，则说明回热器11的综合性能良好；当制冷系数α的值低时，则说明回热器11的综合性能较差，以此来评估回热器11的综合性能。

[0086] 在实施例七中，如图1所示，在实施例一、二、三、四、五或六的基础上，检测装置还包括流阻检测机构(图中未标示)，流阻检测机构包括：第一压力传感器351和第二压力传感器352。回热器11靠近第一换热器15一侧的端部设有第一压力传感器351；回热器11靠近第二换热器16一侧的端部设有第二压力传感器352。使得工作人员可通过公式△P＝|P3-P4|，其中，△P为回热器11的压力差(即回热器11的流阻性能)，P3为第二压力传感器352测得的压强值，P4为第二压力传感器352测得的压强值。当△P的值高时，则表明回热器11的流阻大，当△P的值低时，则表明回热器11的流阻小。当工质从回热器11靠近第一换热器15依次的端部流向回热器11靠近第二换热器16依次的端部的压力差大于工质从回热器11靠近第二换热器16依次的端部流向回热器11靠近第一换热器15依次的端部的压力差时，则说明工质从热腔131流向冷腔132时的流阻大于工质从冷腔132流向热腔131的流阻，反之，则说明工质从冷腔132流向热腔131时的流阻大于工质从热腔131流向冷腔132的流阻。

[0087] 在实施例八中，如图1所示，在实施例一、二、三、四、五、六或七的基础上，用于供应第一换热器15的高温流体的热源供应装置4；高温流体用于加热第一换热器15内的所述工质；检测装置包括流量计341、第四温度传感器342和第五温度传感器343；热源供应装置4与换热器之间设有流量计341和第四温度传感器342；第二换热器16的高温流体的出口端设有第五温度传感器343。通过设置于第一换热器15的用于流通高温流体的进出口处设置温度传感器(第四温度传感器342和第五温度传感器343)，可根据两者的温度差值来获取本系统的能量损失(△Q＝ρqvc(T1-T2)＝ρqvc△T，其中，ρ为高温流体的密度，qv为高温流体的预设时间内的体积，c为高温流体的比热容，T1为进第一换热器15的高温流体的温度值，T2为出第一换热器15的高温流体的温度值，△T为第一换热器15前后的高温流体的温度差值)。优选地，高温流体为水。

[0088] 在实施例九中，如图1所示，在实施例一、二、三、四、五、六、七或八的基础上，还包括用于提供工质的供气装置(图中未标示)，供气装置与密封流道流体地联接。优选地，供气装置与第一换热器15流体地连接；使得于第一换热器15内流通的高温流体对于第一换热器15内流通的工质进行加热并保温，从而充当本检测系统的工质的热源。优选地，供气装置与密封通道之间设有压力控制阀(图中未标示)，从而得知进入本检测系统的工质的工作压强，进而还可获取不同压力值下的工质在本检测系统内工作，从而获取工质不同工况(即不同压力值)下的回热器11及本系统的性能的检测。

[0089] 在实施例十中，如图1所示，在实施例一、二、三、四、五、六、七、八或九的基础上，回热器11形成缸体13的侧壁，从而使得本系统可以模拟实际中回热器11为缸体13的侧壁时的热气机的回热器11以及本检测系统(即热气机系统)的性能检测。当然，当回热器11和缸体13为两个分离的个体时，则可真实模拟回热器11与缸体13为单独个体时的热气机的回热器
11以及本检测系统的性能检测。优选地，本检测系统可实现一个或一个以上的回热器单元的回热器11以及与之相适配的本系统的性能检测。当回热器单元为一个时，则只有一个回热器单元通过其动力机构与驱动机构连接；当回热器单元为多个(至少为两个)时，则该多个回热器单元分别通过其各自的动力机构与驱动机构连接，即多个动力机构同时与一个驱动机构连接，从而通过一个驱动机构的输出功率即可得到多个回热器单元的总功耗、总能耗、总制冷量等。且总能耗的获取可通过一个热源供应装置4同时为每一个回热器单元供应高温流体，此时，流量计341以及第四温度传感器342则设置在热源供应装置4的输出端，第五温度传感器343设置在所有第一换热器15的总输出端；为了检测每一个回热器11的性能，其前后端分别各自设置压力传感器(即第一压力传感器351和第二压力传感器352)、温度传感器(即第二温度传感器321和第三温度传感器322)；优选地，所有的第二换热器16均设置在同一个真空罩313内，且加热结构公用一个，同时电压传感器和电流传感器均只有一个，而加热部则为对应的多个相互并联且缠绕在第二换热器16的外侧壁处的加热铁丝或加热铁片。值得说明的是，这里的传动机构14为热气机实际应用中的传动机构14，如曲柄连杆机构等。

[0090] 在实施例十一中，如图1所示，在实施例一、二、三、四、五、六、七、八、九或十的基础上，为了实现本系统自动化、智能化、快速、准确的检测出回热器11以及本检测系统的性能，还包括信息采集器5，信息采集器5与检测装置连接。如信息采集器5可为智能终端(如电脑、PLC控制器等)，通过获取检测系统检测到的性能参数并根据对应的计算公式来得到工作人员最终想知道的结果。从而使得工作人员可通过信息采集器5直观的获得相应性能表征。如信息采集器5通过与上述各种传感器(温度传感器、压力传感器、电压传感器、电流传感器、转速传感器331、扭矩传感器332等)、流量计341等各种用于检测的部件中至少实现一个性能检测的部件连接，并获取其检测到的数值，并带入相应的计算公式而获得上述相应的性能特征值，因此，当信息采集器5与上述所有的用于检测的部件均连接时，则可实现同时定量的测量和评估一个乃至多个(至少两个)回热器的流动与综合性能以及本检测系统的能耗、热耗等性能。信息采集器5可通过数值、图表、报表等形式来显示性能特征。当然，实际应用中，工作人员也可通过上述各个用于检测的部件所获得的值来自行进行计算。

[0091] 在实施例十二中，一种回热器性能检测方法，包括步骤：

[0092] S100，获取性能参数；

[0093] S200，将所述性能参数代入相应预设公式得到的性能信息。

[0094] 在本实施例中，工作人员可通过信息采集器或人力等进行计算，从而获得所需性能特征值。

[0095] 在实施例十三中，在实施例十二的基础上，所述步骤S200的性能信息为系统的制冷系数α，所述制冷系数α根据公式(1)得到：

[0096]

[0097] 其中，P1为驱动机构的输出功率，P2为所述回热器于第二换热器的制冷量。

[0098] 本实施例中，优选通过公式(1)来评估回热器的综合性能。

[0099] 在实施例十四中，在实施例十二或十三的基础上，所述步骤S200的性能信息为回热器的流阻性能△P，所述流阻性能△P根据公式(2)得到：

[0100] △P＝|P3-P4| (2)

[0101] 其中，P3为所述加热器靠近热腔一侧的压强值，P4为所述加热器靠近冷腔一侧的压强值。

[0102] 本实施例中，优选通过公式(2)来评估回热器的流阻性能。

[0103] 在实施例十五中，在实施例十二、十三或十四的基础上，所述步骤S200的性能信息为系统的制冷系数α，所述制冷系数α根据公式(3)得到：

[0104]

[0105] 其中，P1为驱动机构的输出功率，w；P2为回热器于第二换热器的制冷量，w；U为加热部的电压值，v；I为加热部的电流，A；T为电机的扭矩，Nm；n为电机的转速，r/min。

[0106] 本实施例中，优选通过公式(3)来评估回热器的综合性能。

[0107] 在实施例十六中，在实施例十二、十三、十四或十五的基础上，所述步骤S200的性能信息为绝热性能△Q，所述绝热性能△Q根据公式(4)得到：

[0108] △Q＝ρqvc(T1-T2)＝ρqvc△T (4)

[0109] 其中，ρ为高温流体的密度，qv为高温流体的预设时间内的体积，c为高温流体的比热容，T1为进第一换热器的高温流体的温度值，T2为出第一换热器的高温流体的温度值，△T为第一换热器前后的高温流体的温度差值。

[0110] 本实施例中，优选通过公式(4)来评估本检测系统(即实际热气机)的热耗。

[0111] 应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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一种回热器性能检测系统及方法

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