冰盘管式储冰槽试验

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2026-08-18  

在冰盘管式储冰槽试验的实际应用中,杂质溶出是最常见的失效模式,根源往往在于入场检测把关不严。许多工程案例显示,由于忽视了对盘管材质耐乙二醇腐蚀性的深度验证,导致系统运行

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在冰盘管式储冰槽试验的实际应用中,杂质溶出是最常见的失效模式,根源往往在于入场检测把关不严。许多工程案例显示,由于忽视了对盘管材质耐乙二醇腐蚀性的深度验证,导致系统运行数月后出现换热效率大幅衰减,严重时甚至堵塞末端过滤器。本机构近期针对一批拟用于大型区域供冷项目的储冰槽进行了全项性能试验,重点剖析了储冷量、阻力特性及杂质析出等核心指标。实测数据表明,该批次样品在低温工况下的耐压性能稳定,但在长期循环模拟中,部分非金属组件存在微量物质溶出风险,需引起技术部门的高度警觉。

杂质溶出隐患与材质稳定性验证

冰盘管式储冰槽作为蓄冷系统的核心设备,其长期运行的可靠性直接决定了整个空调系统的节能效果。在GB/T 26176-2010《冰盘管式储冰槽》标准(现行有效)中,对盘管的材质耐腐蚀性及有害物质析出有着明确的限定要求。实际检测工作中,我们发现很多送检方往往只关注换热性能,而忽略了载冷剂与盘管材质的相容性测试。当盘管长期浸泡在乙二醇溶液中,尤其是在低温交变温度场的作用下,高分子材料中的增塑剂、抗氧化剂可能发生迁移溶出。

这种溶出不仅会改变载冷剂的物理化学性质,引发粘度变化进而影响换热效率,更可能在系统管道内形成粘滞层或固体颗粒物。在该批次试验中,我们特别增加了材质相容性验证环节。取样阶段,从储冰槽内部截取一段长度约150mm的盘管样品,这段样品拿在手里的分量,大约相当于一部标准手机的重量,虽然质量不大,但其内部流道结构的完整性却承载着整个系统的蓄冷负荷。通过将样品置于特定浓度的乙二醇溶液中,在-5℃至35℃的温度循环下进行为期30天的浸泡试验,随后对浸泡液进行电导率、pH值及特定有机物含量的测定,以此判定材质是否发生降解。

储冷量实测数据与不确定度评定

储冷量是评价冰盘管式储冰槽性能的最核心指标,测试过程依据GB/T 26176-2010标准(现行有效)规定的焓差法进行。试验需要在特定的工况下,测量载冷剂进出口温度差及流量,通过积分计算得出总储冷量。为了验证测试系统的稳定性与数据的复现性,我们在相同的初始条件下(入口温度-5℃,流量设定为额定值),对同一样品进行了三次平行测试。测试过程中,温度传感器采用Pt100A级铂电阻,且经过JianCe溯源校准,确保温度采集的精准度。

三次平行试验测得的储冷量数据分别为257.71 kWh、262.01 kWh、266.82 kWh。从数据分布来看,极差为9.11 kWh,平均值为262.18 kWh。这一波动范围在标准允许的误差界限内,反映了盘管内部结冰过程的相对稳定性。为了更严谨地表达测量结果,我们依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》(现行有效)对数据进行了不确定度评定。评定过程中综合考虑了温度传感器误差、流量计精度、管路热损失以及数据采集系统分辨率等因素。最终计算得到的合成标准不确定度为1.225 kWh,取包含因子k=2,得到扩展不确定度U=2.45(k=2)。这意味着,我们有95%的把握判定该样品的真实储冷量落在(262.18±2.45)kWh的区间内,数据具有较高的可信度。

测试序号 实测储冷量 平均值 扩展不确定度
1 257.71 kWh 262.18 kWh U=2.45 (k=2)
2 262.01 kWh
3 266.82 kWh

阻力特性测试中的干扰排除经验

阻力特性测试旨在验证冰盘管在结冰和融冰过程中的水力性能。如果阻力过大,将引发循环水泵能耗增加,甚至限制载冷剂的流量,影响蓄冷效果。在测试过程中,我们需要精确测量盘管进出口的压差。然而,实验室环境往往存在各种干扰源,尤其是在低温工况下,介质的粘度变化会对压力变送器的读数产生显著影响。在一次针对DN100规格盘管的阻力测试中,我们曾遭遇读数异常波动的情况。起初,压力值在短时间内从120kPa突降至80kPa,这种剧烈的跳变显然不符合物理规律。

经过排查,发现问题根源在于压力引压管内存在气泡。在低温乙二醇溶液中,微小的气泡会因体积收缩而移动,堵塞引压管路。为了排除这一干扰,我们不得不中断试验,对引压管路进行了的排气操作,并重新进行了三次预循环,确保管路内无气泡残留。这次试错引发当次测试数据作废,必须重新进行完整的稳态测试。这一经历也提醒我们,在低温流体测试中,管路排气是至关重要的预处理步骤。此外,在进行溶出物分析时,样品的前处理同样充满挑战。记得有一次在进行离子色谱分析前的样品稀释环节,当时就觉得,样品稀释倍数算错,结果偏了十倍,这个坑我已经替你们踩过了。自那以后,我们实验室强制规定,所有涉及倍数计算的操作,必须由两名技术人员独立计算并交叉核对,确保原始记录的绝对准确。

耐压与密封性能的破坏性试验

除了常规的性能测试,耐压与密封性能是保障设备安全运行的底线。冰盘管在制冰过程中,管内载冷剂温度降低,体积收缩,可能产生负压;而在融冰过程中,温度升高,压力增大。这种压力交变对管材的强度和密封性提出了严苛要求。依据GB/T 26176-2010标准(现行有效),我们需要对盘管进行静水压力试验,试验压力通常为设计压力的1.5倍。在该批次测试中,我们将压力缓慢升至2.4 MPa,并保压30分钟。

试验过程中,不仅要观察是否有宏观的渗漏现象,还需监测压力表的压降趋势。如果压力在保压期间出现不可逆的下降,即便肉眼未见明显水珠,也暗示着管材微观结构存在缺陷或连接处存在虚焊。我们曾遇到一种情况,某型号PPR材质盘管在保压10分钟后,压力表读数开始缓慢漂移,经排查发现是法兰连接处的密封垫片在高压低温下发生了冷流变形。针对此类问题,我们建议在设备选型阶段,务必对密封材料进行专项的耐低温高压老化测试。对于金属盘管,还需关注焊缝在低温下的脆性断裂风险,尤其是在弯管部位,由于加工硬化效应,材料的韧性会有所降低,成为潜在的薄弱点。

压力试验升压速率应控制在0.1 MPa/s以内,避免水锤效应对管件造成冲击损伤。; 保压期间应避免任何形式的震动干扰,压力表读数应以保压结束时的数值为准。; 对于非金属盘管,试验介质应使用实际工况下的载冷剂,而非普通自来水,以防止因介质性质差异引发的密封失效。;

综合以上实测数据,判定该批次样品储冷量与阻力性能符合相关标准要求,但杂质溶出指标接近临界值,建议后续关注非金属组件在长期运行中的化学稳定性趋势。

北检(北京)检测技术研究院
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