恒溫恒濕試驗(yàn)箱獲取低溫采用制冷工藝
恒溫恒濕試驗(yàn)箱-40℃型號可采用單級制冷循環(huán),也可采用復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng),但單級制冷循環(huán)是通過降低壓縮機(jī)膨脹閥的開啟度,降低制冷劑流量限制來降低蒸發(fā)壓力(約0.7大氣壓),從而獲得較低的蒸發(fā)溫度。這種設(shè)計(jì)是通過犧牲系統(tǒng)的制冷量來實(shí)現(xiàn)的(制冷量僅為0.7~0.8),導(dǎo)致制冷效率低,增加壓縮機(jī)負(fù)載,容易導(dǎo)致壓縮機(jī)線圈過熱,影響壓縮機(jī)的使用壽命。
冷凍系統(tǒng)設(shè)計(jì):采用復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng),以獲得-20℃以下的低溫。
恒溫恒濕試驗(yàn)箱低溫采用兩級壓縮復(fù)疊制冷循環(huán)的原因:
(1)限制單級壓縮蒸汽制冷循環(huán)壓比。
單級蒸汽壓縮制冷機(jī)的低蒸發(fā)溫度主要取決于其冷凝壓力和壓縮比。制冷劑的冷凝壓力由制冷劑的類型和環(huán)境介質(zhì)(如空氣或水)的溫度決定,通常在0.7~1.8Mpa范圍內(nèi)。壓縮比與冷凝壓力和蒸發(fā)壓力有關(guān)。當(dāng)冷凝壓力達(dá)到一定水平時(shí),隨著蒸發(fā)溫度的降低,蒸發(fā)壓力也相應(yīng)降低,從而提高壓縮比。會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度升高,潤滑油變薄,潤滑條件惡化,甚至結(jié)炭拉缸;另一方面,壓縮比的增加會(huì)降低壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)、制冷量、實(shí)際壓縮過程偏差等熵過程越遠(yuǎn),壓縮機(jī)功耗增加,制冷系數(shù)降低,經(jīng)濟(jì)性降低。會(huì)有以下影響。
任何制冷劑,蒸發(fā)溫度越低,蒸發(fā)壓力越低。蒸發(fā)壓力過低,有時(shí)壓縮機(jī)難以吸氣,或使外界空氣進(jìn)入制冷系統(tǒng)。
b.蒸發(fā)溫度過低時(shí),一些常用制冷劑已達(dá)到凝固溫度,無法實(shí)現(xiàn)制冷劑的流動(dòng)和循環(huán)。
C.蒸發(fā)壓力降低,制冷劑比體積增大,制冷劑質(zhì)量流量降低,制冷量大大降低。為了獲得所需的制冷量,必須增加吸氣量,使壓縮機(jī)體積過大。
(2)制冷劑熱物理特性的限制。
目前恒溫恒濕箱單級制冷循環(huán)基本采用R404A,大氣壓下蒸發(fā)溫度為-46.5℃(R22/-40.7℃),但空氣冷卻冷凝器傳熱溫差一般在10℃左右(強(qiáng)制送風(fēng)散熱循環(huán)下,蒸發(fā)器與內(nèi)箱之間的溫差),即箱內(nèi)只能產(chǎn)生-36.5℃的低溫。當(dāng)然,通過降低壓縮機(jī)的蒸發(fā)壓力,R404A制冷劑的低蒸發(fā)溫度可以降低到-50℃;因此,為了獲得-50℃及以下的低溫,必須采用中溫制冷劑和低溫制冷劑的重疊制冷循環(huán),以獲得-50℃~-80℃的低溫。
(3)壓縮機(jī)線圈散熱的限制。
單級壓縮機(jī)工作時(shí),在-35℃左右,由于壓縮機(jī)線圈在壓縮機(jī)中間旋轉(zhuǎn),造成問題。-35℃時(shí),壓縮機(jī)低壓為負(fù)值,即產(chǎn)生真空度,使線圈頂部熱量無法分散,壓縮機(jī)表面非常冷,但實(shí)際上內(nèi)部溫度很高(因?yàn)檎婵帐歉魺峤橘|(zhì))。
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