恒溫恒濕試驗(yàn)箱中的制冷技術(shù)
來源：科健儀器 時(shí)間：2020-12-15
恒溫恒濕試驗(yàn)箱制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)為復(fù)疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，可在-20℃以下的低溫下使用。這種復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)在使用中有哪些限制性特征？比如：制冷劑的物理特性限制，壓縮機(jī)線圈的散熱限制，單級(jí)壓縮蒸氣制冷循環(huán)的壓比的限制。
1.制冷劑熱物理性質(zhì)的限制
目前恒溫恒濕試驗(yàn)箱內(nèi)的單級(jí)制冷循環(huán)基本采用的是R404A（中溫制冷劑），在一個(gè)大氣壓下蒸發(fā)溫度為-46.5℃(R22/-40.7℃)，但風(fēng)冷冷凝器的傳熱溫差一般在10℃左右(強(qiáng)制送風(fēng)散熱循環(huán)下蒸發(fā)器與內(nèi)箱的溫差)，也就是說箱內(nèi)只能產(chǎn)生-36.5℃的低溫。當(dāng)然，調(diào)低壓縮機(jī)壓力，R404A制冷劑可以達(dá)到最低-50℃，為了獲得-50℃及以下的低溫，需要采用中溫制冷劑和低溫制冷劑的復(fù)疊制冷循環(huán)來產(chǎn)生-50℃~-80℃的低溫。R23一般用作低溫制冷劑，其在大氣壓下的蒸發(fā)溫度為-81.7℃。
2.壓縮機(jī)線圈散熱的限制
單級(jí)壓縮機(jī)工作時(shí)，溫度在-35℃左右，因?yàn)閴嚎s機(jī)的線圈在壓縮機(jī)中間是空的，造成問題。在-35℃時(shí)，壓縮機(jī)低壓為負(fù)，即產(chǎn)生一個(gè)真空度，使線圈頂部的熱量無法散失，使壓縮機(jī)表面非常涼爽，但實(shí)際上其內(nèi)部溫度很高(因?yàn)檎婵帐亲詈玫母魺峤橘|(zhì))
3.單級(jí)壓縮蒸氣制冷循環(huán)的壓力比的限制
單級(jí)蒸汽壓縮制冷機(jī)的最低蒸發(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周圍介質(zhì)(如空氣或水)的溫度決定，通常在0.7~1.8Mpa的范圍內(nèi)，壓縮比與冷凝壓力和蒸發(fā)壓力有關(guān)。當(dāng)冷凝壓力不變時(shí)，隨著蒸發(fā)溫度的降低，蒸發(fā)壓力相應(yīng)降低，從而增大壓縮比，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度升高，潤滑油變稀，嚴(yán)重會(huì)結(jié)炭和拉缸情況出現(xiàn)。另一方面，壓縮比的增加會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的氣體傳輸系數(shù)和制冷量的降低，實(shí)際壓縮過程離等熵過程越遠(yuǎn)，壓縮機(jī)功耗增加，制冷系數(shù)和經(jīng)濟(jì)性降低，會(huì)產(chǎn)生以下影響。
A.對(duì)于任何制冷劑，蒸發(fā)溫度越低，蒸發(fā)壓力越低。過低的蒸發(fā)壓力有時(shí)會(huì)使壓縮機(jī)難以吸入空氣，或者使外部空氣進(jìn)入制冷系統(tǒng)。
B.當(dāng)蒸發(fā)溫度過低時(shí)，一些常用的制冷劑已經(jīng)達(dá)到凍結(jié)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，制冷劑的比體積增大，制冷劑的質(zhì)量流量減少，制冷量大大降低。為了獲得所需的制冷量，必須增加吸入量，這使得壓縮機(jī)體積過大。因此，恒溫恒濕試驗(yàn)箱可采用單級(jí)制冷循環(huán)或復(fù)疊制冷循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行-40℃模式，但單級(jí)制冷循環(huán)取決于降低壓縮機(jī)膨脹閥的開度。降低制冷劑流量限制以降低蒸發(fā)壓力(約0.7Pa)，從而獲得較低的蒸發(fā)溫度，這種設(shè)計(jì)是以犧牲系統(tǒng)制冷量(制冷量僅為標(biāo)準(zhǔn)的0.7Pa~0.8Pa左右)為代價(jià)實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致制冷效率低，增加壓縮機(jī)負(fù)荷，容易造成壓縮機(jī)線圈過熱，影響壓縮機(jī)使用壽命。
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