2017年解析上海巨為恒溫恒濕試驗箱應用的制冷技術

巨為恒溫恒濕試驗箱針對-40℃機型可以采用單級制冷循環(huán)，也可以采用復疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，但單級制冷循環(huán)是靠調(diào)小壓縮機的膨脹閥開啟度，減小制冷劑流量限流來調(diào)低蒸發(fā)壓力(約0.7個大氣壓)，從而獲得更低的蒸發(fā)溫度的，這樣的設計是以犧牲系統(tǒng)的制冷量來達到的(制冷量約只有標準的0.7～0.8)，導致制冷效率低并加大了壓縮機的負載，而且易引起壓縮機線圈過熱，影響了壓縮機的壽命。

冷凍系統(tǒng)設計：獲取-20℃以下的低溫時均采用復疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)。

先談談為恒溫恒濕試驗箱獲取低溫而采用兩級壓縮復疊制冷循環(huán)的原因：

 (1)單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)壓比的限制

單級蒸氣壓縮式制冷機的zui低蒸發(fā)溫度，主要取決于它的冷凝壓力及壓縮比。制冷劑的冷凝壓力由制冷劑的類別和環(huán)境介質(zhì)(如空氣或水)的溫度決定，在通常情況下，它處于0.7~1.8Mpa范圍內(nèi)。壓縮比與冷凝壓力和蒸發(fā)壓力有關，當冷凝壓力一定時，隨著蒸發(fā)溫度的降低，蒸發(fā)壓力也相應下降，因而使壓縮比上升，它將引起壓縮機排氣溫度的升高，潤滑油變稀，使?jié)櫥瑮l件變壞，嚴重時甚至會出現(xiàn)結(jié)炭和拉缸現(xiàn)象;另一方面，壓縮比的增大將導致壓縮機的輸氣系數(shù)降低，制冷量減少，實際壓縮過程偏離等熵過程越遠，壓縮機功耗增加，制冷系數(shù)下降，經(jīng)濟性降低。將出現(xiàn)以下一些影響。

a.任何制冷劑，蒸發(fā)溫度越低，則蒸發(fā)壓力也就越低。過低的蒸發(fā)壓力，有時可能造成壓縮機難以吸氣，或者使外界的空氣進入制冷系統(tǒng)。

b.當蒸發(fā)溫度過低時，某些常用制冷劑已達凝固溫度，無法實現(xiàn)制冷劑的流動，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，制冷量大大下降。為了獲得所需制冷量，必須增大吸氣容積，使壓縮機體積過于龐大。

 (2)制冷劑熱物理特性的限制

現(xiàn)在巨為恒溫恒濕箱中單級制冷循環(huán)基本上采用的中溫制冷劑是R404A，在一個大氣壓下其蒸發(fā)溫度是-46.5℃(R22/-40.7℃)，但空氣冷卻式冷凝器傳熱溫差通常取10℃左右(在強制送風散熱循環(huán)下，蒸發(fā)器和內(nèi)箱的溫差)，就是說箱內(nèi)只能制取-36.5℃的低溫，當然，通過調(diào)低壓縮機的蒸發(fā)壓力，可以將R404A制冷劑的zui低蒸發(fā)溫度降低到-50℃;所以要獲取-50℃及以下的低溫時必須采用中溫制冷劑與低溫制冷劑復疊式的制冷循環(huán)，制取-50℃～-80℃的低溫，低溫制冷劑一般選用R23它在一個大氣壓下的蒸發(fā)溫度是-81.7℃。

 (3)壓縮機線圈散熱的限制

單級壓縮機工作時，在做-35℃左右，因為壓縮機的線圈是旋空在壓縮機中間的，這就產(chǎn)生一個問題，-35℃時，壓縮機的低壓是為負數(shù)值，也就是產(chǎn)生了一個真空度，這樣線圈的頂端熱量就沒有辦法散去，這樣就壓縮機表面是十分涼，可是實際上內(nèi)部，他的溫度是很高的，(因為真空是的隔熱介質(zhì))。