覆冰用气候人工模拟室温度均匀性实现结构及方法

摘要

本发明公开了一种覆冰用气候人工模拟室温度均匀性实现结构及方法，人工模拟室的外框架由四个侧墙、一个顶板和一个底板组成，人工模拟室的六个内壁上安装有第一聚氨酯板，人工模拟室的四角各与一块第二聚氨酯板围成四个风道；第二聚氨酯板的顶端与人工模拟室的顶部之间留有向内的出风口，第二聚氨酯板的底端与人工模拟室的底部之间留有回风口；四块第二聚氨酯板的顶端水平方向安装有送风孔板，送风孔板与人工模拟室的顶部的第一聚氨酯板之间形成静压层；室内热交换机盘管和风机均安装在风道内；风机位于室内热交换机盘管的上方；人工模拟室的中央部分为试验区。使用该系统及基于该系统的方法，制冷效率高，温差小。

说明书

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，涉及一种覆冰用气候人工模拟室温度均匀性实现结构及 方法。

背景技术

输变电设备表面覆冰是严重危害电网及设备安全运行的自然灾害之一。近年来，为研究 输变电设备表面覆冰的影响，建设了满足特高压绝缘子在内的大型气候人工模拟试验室，这 种试验室内部的空间很大，净空高度达到或超过25米，净空直径达到或超过20米，通常输 变电设备覆冰的自然环境温度为-1～-5℃，在进行覆冰试验时，为模拟真实的自然温度环境， 气候人工模拟试验室内的温度均匀性是其重要指标，也是控制输变电设备表面覆冰形态的最 重要因素，而目前用于覆冰试验的人工模拟室的温度均匀性较差，10米长的绝缘子两端最大 温差往往超过2K，导致在特高压设备不同位置上的覆冰形态不一致，严重影响了设备在-1～-5 ℃下覆冰特性的研究，甚至在-1～-2℃下设备表面无法结冰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对目前大型人工模拟室内温度均匀性差的缺陷，提供一 种覆冰用气候人工模拟室温度均匀性实现结构及方法，使用该结构及方法，制冷效率高，温 差小。

本发明的技术方案是：

一种覆冰用气候人工模拟室温度均匀性实现结构，人工模拟室的外框架由四个侧墙、一 个顶板和一个底板组成，人工模拟室的六个内壁上安装有保温用第一聚氨酯板3，人工模拟 室的四角各与一块第二聚氨酯板10围成四个风道4；

第二聚氨酯板10的顶端与人工模拟室的顶部之间留有向内出风口，第二聚氨酯板10的 底端与人工模拟室的底部之间留有回风口8；

四块第二聚氨酯板10的顶端水平方向安装有送风孔板5，送风孔板5与人工模拟室的顶 部的第一聚氨酯板3之间形成静压层6；

室内热交换机盘管1和风机2均安装在风道4内；风机2位于室内热交换机盘管1的上 方；

人工模拟室的中央部分为试验区7。

进一步地，人工模拟室的底部的第一聚氨酯板3上为防水地面7。

进一步地，所述室内热交换机盘管1设有8台，四个风道4中各安装2台。

进一步地，所述送风孔板采用上面布满均匀孔隙的镀锌铝板。

一种覆冰用气候人工模拟室温度均匀性实现方法，采用上述的系统，空气循环及热交换 过程如下：

热交换机盘管1中的冷冻水与周围空气进行热交换带走空气中热量，从而将空气冷却， 风机2将冷空气送入风道4上部的出风口；

冷空气沿风道4上部的出风口进入静压层6中，静压层6使冷空气的动压变为静压，冷 空气在静压层6中混合达到各点温度和压力均匀一致；

静压层6中的冷空气由于重力作用冷空气的密度大于热空气和风机2的送风风压的作用， 从送风孔板5的孔隙进入试验区7中；

试验区7中的空气下降至底部的风道4下部的回风口8，并经室内热交换机盘管1后， 再次被风机2送入风道4的上部，完成气流的循环，实现人工模拟室的温度均匀。

进一步地，通过控制风机2的风速来控制静压层6中的冷空气下降进入试验区7中的速 度。

本发明的工作原理是：在整套系统工作时，室内热交换机盘管1内部循环流动冷冻水， 为室内制冷提供冷源；风机2采用了吸风型风机，将室内热交换机盘管1中周围完成热交换 的冷空气吸入由聚氨酯板3围成的风道4上部，并使冷空气爬升至由人工气候的室顶部的第 一聚氨酯板3和送风孔板5构造成的静压层6中；静压层6使冷空气的动压变为静压，且静 压层6下部送风孔板各处空气的温度、压力分布均匀；送风孔板5上均匀地布满微小的孔隙， 冷空气由于重力等作用，缓慢地从送风孔板5的孔隙中下降至试验区8中，冷空气下降速度 在0.5～1m/S时，整个试验区7中的温度均匀分布，最大温差小于1K；冷空气下降至试验区 7底部的回风口8，并经室内制冷机盘管1后，再次被风机2吸入风道4上部中，完成气流的 循环。

本发明的有益效果是：

1)室内提供冷源的热交换机直接安装在气候室内，室内热交换机组的制冷量利用率达到 最大化，制冷效率高。

2)冷空气由试验区顶部的静压层缓慢下降，在试验区内形成均匀的温度场，最大温差不 超过1K，悬挂绝缘子区间上下15米高的温差仅0.5K，且对试验区内的气流扰动小；可以实 现包括特高压在内的设备不同部位覆冰形态一致，满足-1～-5℃下设备覆冰特性的研究。

3)热交换机、风机等均安装在气候人工模拟试验室的四个角落，不影响室内的电气使用 空间。

4)该发明可利用已有的建筑建设结构紧凑、制冷效率高、内保温结构的气候人工模拟试 验室，实现了-1℃时在输变电设备表面上形成雨凇、混合凇、雪凇、雾凇等各种形态的覆冰 要求。

附图说明

图1为使用本发明系统立面布局示意图；

图2为其平面布局示意图；

图中标示为：1—室内热交换机盘管，2—风机，3—第一聚氨酯板，4—风道，5— 送风孔板，6—静压层，7—试验区，8—回风口，9—防水地面，10—第二聚氨酯板。

具体实施方式

一下结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步具体说明。

本发明系统立面布局示意图如图1所示，平面布局示意图如图2所示。图中，1为室内 热交换机盘管，2为风机，3为第一聚氨酯板，4为风道，5为送风孔板，6为静压层，7为试 验区，8为回风口，9为防水地面，10为第二聚氨酯板。在人工模拟室内顶部增设静压层， 制冷系统的制冷主机、冷水塔等安装在试验室外，热交换机安装在室内提高交换效率。

一种覆冰用气候人工模拟室温度均匀性实现结构，人工模拟室的外框架由四个侧墙、一 个顶板和一个底板组成，人工模拟室的六个内壁上安装有保温用第一聚氨酯板3，人工模拟 室的四角各与一块第二聚氨酯板10围成四个风道4；

第二聚氨酯板10的顶端与人工模拟室的顶部之间留有向内出风口，第二聚氨酯板10的 底端与人工模拟室的底部之间留有回风口8；

四块第二聚氨酯板10的顶端水平方向安装有送风孔板5，送风孔板5与人工模拟室的顶 部的第一聚氨酯板3之间形成静压层6；

室内热交换机盘管1和风机2均安装在风道4内；风机2位于室内热交换机盘管1的上 方；

人工模拟室的中央部分为试验区7。

进一步地，人工模拟室的底部的第一聚氨酯板3上为防水地面7。

进一步地，所述室内热交换机盘管1设有8台，四个风道4中各安装2台。

进一步地，所述送风孔板采用上面布满均匀孔隙的镀锌铝板。

一种覆冰用气候人工模拟室温度均匀性实现方法，采用上述的系统，空气循环及热交换 过程如下：

热交换机盘管1中的冷冻水与周围空气进行热交换带走空气中热量，从而将空气冷却， 风机2将冷空气送入风道4上部的出风口；

冷空气沿风道4上部的出风口进入静压层6中，静压层6使冷空气的动压变为静压，冷 空气在静压层6中混合达到各点温度和压力均匀一致；

静压层6中的冷空气由于重力作用冷空气的密度大于热空气和风机2的送风风压的作用， 从送风孔板5的孔隙进入试验区7中；

试验区7中的空气下降至底部的风道4下部的回风口8，并经室内热交换机盘管1后， 再次被风机2送入风道4的上部，完成气流的循环，实现人工模拟室的温度均匀。

进一步地，通过控制风机2的风速来控制静压层6中的冷空气下降进入试验区7中的速 度。实施例2：

在建筑物内壁安装保温用聚氨酯板，并在四角形成风道4，将热交换盘管1和风机2安 装在风道4内，热交换盘管2的冷冻水将冷量传递给周围空气，并带走空气中的热量，降低 空气温度，风机2将盘管2周围冷空气的送入风道4上部中；

冷空气沿风道4上部进入静压层6中，使冷空气的动压变为静压，冷空气在静压层6中 混合达到温度、压力均匀分布；

静压层6中的冷空气由于重力、风压的作用自然下降，并从送风孔板6的孔隙中均匀地 进入试验区7中；

试验区7中的冷空气自然下降至底部的回风口8，并经室内热交换机盘管1冷却后，再 次被风机2送入风道4中，完成气流的循环，通过变频控制风机2的送风速度可以精确控制 室内试验区温度的均匀性。

上述实现方法中，室内热交换机盘管1采用了南京韩威制冷设备有限公司产品，其型号 为HLD-200/1500，单台制冷量为200kW，共8台，2台为一组，可同时工作也可互为备用； 风机2也由南京韩威制冷设备有限公司提供，型号为SDF-I-900的管道式加压轴流风机，其 最大功率为1kW，最大风量为40000³/h；聚氨酯板3为常州新月钢结构有限公司生产，厚度 为200mm；风道4采用常州新月钢结构有限公司生产的厚度为50mm的聚氨酯板拼接而成； 送风孔板5采用市售普通带孔的镀锌铝板。