恒溫恒濕試驗箱中的制冷技術
來源：科健儀器 時間：2020-12-15
恒溫恒濕試驗箱制冷系統(tǒng)設計為復疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，可在-20℃以下的低溫下使用。這種復疊制冷循環(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，壓縮機線圈的散熱限制，單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)的壓比的限制。
1.制冷劑熱物理性質(zhì)的限制
目前恒溫恒濕試驗箱內(nèi)的單級制冷循環(huán)基本采用的是R404A（中溫制冷劑），在一個大氣壓下蒸發(fā)溫度為-46.5℃(R22/-40.7℃)，但風冷冷凝器的傳熱溫差一般在10℃左右(強制送風散熱循環(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。當然，調(diào)低壓縮機壓力，R404A制冷劑可以達到最低-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.壓縮機線圈散熱的限制
單級壓縮機工作時，溫度在-35℃左右，因為壓縮機的線圈在壓縮機中間是空的，造成問題。在-35℃時，壓縮機低壓為負，即產(chǎn)生一個真空度，使線圈頂部的熱量無法散失，使壓縮機表面非常涼爽，但實際上其內(nèi)部溫度很高(因為真空是最好的隔熱介質(zhì))
3.單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)的壓力比的限制
單級蒸汽壓縮制冷機的最低蒸發(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。當冷凝壓力不變時，隨著蒸發(fā)溫度的降低，蒸發(fā)壓力相應降低，從而增大壓縮比，會導致壓縮機排氣溫度升高，潤滑油變稀，嚴重會結炭和拉缸情況出現(xiàn)。另一方面，壓縮比的增加會導致壓縮機的氣體傳輸系數(shù)和制冷量的降低，實際壓縮過程離等熵過程越遠，壓縮機功耗增加，制冷系數(shù)和經(jīng)濟性降低，會產(chǎn)生以下影響。
A.對于任何制冷劑，蒸發(fā)溫度越低，蒸發(fā)壓力越低。過低的蒸發(fā)壓力有時會使壓縮機難以吸入空氣，或者使外部空氣進入制冷系統(tǒng)。
B.當蒸發(fā)溫度過低時，一些常用的制冷劑已經(jīng)達到凍結溫度，無法實現(xiàn)制冷劑的流動和循環(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，這使得壓縮機體積過大。因此，恒溫恒濕試驗箱可采用單級制冷循環(huán)或復疊制冷循環(huán)系統(tǒng)進行-40℃模式，但單級制冷循環(huán)取決于降低壓縮機膨脹閥的開度。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，這種設計是以犧牲系統(tǒng)制冷量(制冷量僅為標準的0.7Pa~0.8Pa左右)為代價實現(xiàn)的，導致制冷效率低，增加壓縮機負荷，容易造成壓縮機線圈過熱，影響壓縮機使用壽命。
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